NF-6连续式跨声速风洞马赫数控制方式比较与研究

张永双，陈 旦，陈 娇

(1.中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳 621000；2.总装备部驻绵阳地区军事代表室，四川绵阳 621000)

0 引言

NF-6风洞是我国第一座增压连续式跨声速风洞，风洞试验气流马赫数设计范围为0.2～1.2，洞内气压可从常压增至0.55MPa，通过增压和喷液氮降温的方法可以实现实验雷诺数达到1.5×107以上，风洞具有固定马赫数变雷诺数和固定雷诺数变马赫数的能力。风洞于2009年初完成所有性能调试与流场校测工作，主要性能指标均达到设计要求。

来流马赫数是反映风洞流场性能指标最为重要的参数之一，如何对其实现精确高效控制，更是风洞控制中一大关键难题。在国内，目前投入运行的跨声速风洞均为暂冲式风洞，其马赫数控制方式与连续式风洞有根本区别，借鉴作用有限；在国外，美国NTF、AEDC 16T，欧洲ETW风洞均为由压缩机驱动的连续式跨(超)声速风洞，但其相关资料均未披露马赫数控制的具体细节［1-6］。因而，如何确定NF-6风洞马赫数控制方式及控制流程，采用适当的控制策略，是一项开创性的工作。

图1 NF-6风洞系统原理图Fig.1 Schematic of the NF-6 wind tunnel

风洞从2007年开始进行性能调试工作，其间开展了马赫数控制的研究，结合试验数据对马赫数两种精确调节方式进行了对比与分析研究，在此基础上选定了最终的调节方式，确定了控制流程，并成功实现了马赫数的精确控制。

1 马赫数调节方式

借鉴国内2.4m风洞等经验，NF-6风洞马赫数调节分为粗调与精调两种模式，其中粗调在控制前期的预置阶段起作用，为开环模式，主要通过在一定转速阶梯中设定压缩机静叶角度实现，而精调则在预置完成后的闭环调节中进行，包括压缩机转速调节与栅指位置调节两种调节方式［7-8］。……