连续式跨声速风洞压力损失计算研究

李庆利,孟凡民,李兴龙,张 刃,崔晓春

(中国航空工业空气动力研究院 高速高雷诺数气动力航空科技重点实验室,沈阳 110034)

0 引 言

风洞试验设备是航空飞行器研发的重要支撑。无论是飞行器设计还是风洞设计，跨声速都是气动力问题最为复杂的领域之一[1]。各航空航天大国都不遗余力地建造了各种先进的跨声速风洞设备，大型连续式跨声速风洞已经成为世界发达国家的重要战略资源。

国内连续式风洞大多为低速风洞,因此国内关于连续式风洞损失估算方法基本以低速为主。国际上公开文献有高速连续式风洞估算方法，但最复杂的试验段部分基本参考引导风洞试验数据修正而来。为此，本文结合CFD手段，分析获取了试验段损失特性。

在连续式风洞各个系统设计之初，需要对整个风洞气动性能进行估算，以达到以下目的：

(1) 计算得到压缩机、冷却器等设备出、入口的流量、压力、温度等条件，以开展压缩机、冷却器等系统设计工作；

(2) 为洞体载荷和强度计算提供输入条件；

(3) 计算研究马赫数(Ma)、压力和温度间的耦合影响关系，为压力和温度控制系统提供输入条件，同时基于耦合关系给出相互间影响量值，以供关键控制设备选型。

风洞部段气动性能计算的前提便是获取风洞沿程的压力损失，作为部段参数计算的输入条件，因此需针对风洞压力损失估算方法进行研究和验证。

1 0.6 m连续式跨声速风洞概述

0.6 m连续式跨声速风洞(简称FL-61风洞)主要由稳定段、收缩段、半柔壁喷管、试验段、第二喉道、亚声速扩散段、第一拐角、第二拐角、压缩机、低速扩散段、冷却器、第三拐角、气体补充段和第四拐角等部段组成。……