发展中的航天空气动力学

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1、基础科学发展中的航天空气动力学? !#?#!% %/万小 时,而随着飞 行器外形发展日益复杂和性能要求不断提高,风洞 试验时间呈增 长趋 势,同时风洞试验能力不断得到拓展,新的试验设施也应运而生。从技术发展要求来看,先进的风洞模拟设备建 设应先于飞行器发展。我国在航天气动模拟设备建 设方面作出了努力,已有了一定规模,为 我国航 天飞行器研制完成了大量的气动试验。4 6(拥有了从 低速至超高速、从气动力到气动热较为配套的试验 研究的基本条件,共有?一? ;封二图2、?一/ 1、?一/封二图2、?一/ 0即3/ /,见封底2等主要 风洞和其它 主要试验设备电弧 加热器系列等2. 0 座台 2 ?而

2、且在试验设施的某些方面具有自己的特 点,如甲3/ /高超声速风洞采用了先进的( .;。小球 加热器,配置了先进的测试系统,设备的整体水平 跨入了 国际先进行列。实验空气动力学的另一重要方面是风洞试验 技 术问题,不仅需要发展常规风洞试验技术以提高 风洞试验数据的精确度,而且需要研究非常规试验 方法以满足航天飞行器发展的特殊要求。4 6(在动 稳定性、颤振、抖振、分离、进气道和喷流、流动显示 等试验技术方面作出了下述卓有成效的努力在动稳定性试验技术方面进展较大,先后 研制 了半模和全模俯仰动导、尾支撑滚转振动和连续滚 转动导天平,全模时 差动导天平、三自 由度动稳定 性试验装置和静动组合天平等数

3、十种动稳定性试 验设备。由于采用了气 浮轴承、光栅光纤传感系统 等新技术,测试精 度大为提高,可测出滚转力矩系; ?! / /千瓦平方米。在风洞试验与计算 模拟等方面的硬件,尚不足以解决实 际工程问题,所以必须将多种 手段有机结合,这已成为飞行器空气动力学发 展的 显 著特点=而在我国,针对航天器具体气动问题组科技导报. ;织的研究 与攻关则更具现实意义。4 6(在航天空气 动力学发 展中作为 主体研究力量,在以下方面作出 了不懈的努力。气动布局是飞行器研制过程中首先遇到的最 有意 义同时也是最困难的工作之一,近十年来4 6(在战术导弹气动布局方面对极小 展弦比布局、无翼 式 布局、非圆弹身布

4、局、翼身融合体布局以及融合 头部 边界条件、旋转尾翼等布局方案和翼一身一发 动机 一体化构 型进行了较为系统的研究,在升阻比 提 高、大攻角非对称涡引起的侧向力抑制与消除、鸭式 布局中滚转特性改善等方面取得了丰硕成果。阻力特性直接关系到飞行器的总体性能、航程 与有效载荷等,4 6(在液纹壁减阻和底部主动 与被 动减阻机理方面进行了较深入的研究,得到了减小 阻力的有效途径。大攻角气动特性是导弹垂直发射 或大攻角机 动飞行必须解决的气动间题,4 6(在低速和跨超声 速风洞中发展了静、动 态大攻角试验模拟机构,运 动机构具有对流 场干扰量小、静动 态测试很方便等 特点。4 6(也对大攻角流动特征、建

5、模方法等进行了 研究,所得结果和飞行试验一致。高超声速边界 层转披研究直接与弹头的烧蚀 形状和气动特性相关,也是高超声速飞行器重要课 题之一。4 6(采用单向放大纹影和火花聚焦阴影技 术进行了边界层观察,用薄壁法和热图技术对边界层转披过程进行了定量测量,研究了粗糙壁、壁温 比、攻角、头部外形等因素对边界层转换的影响,所 发 展的边界层转披准则已应用于再入飞行器设计中。局部防热间题,在再入或高超声速飞行器总体 防热方案基本确定以后显 得尤为重要,但也往往由 于重视不够导致飞行试验的失败。诸如天线窗、控 制面、滑块、拐角与缝隙的防热设计问题是非常关 键的,4 6(在高超声速常规与脉冲风洞中对此进行

6、 了系统研究,得到了不同类型突起物和凹腔外形的 干扰流 场特征、热流分布规律以及 压力与热流脉动 特性,并在电弧 加热器上利用超声速湍 流导 管模拟 装置对大尺 度局部防热模型进行烧蚀 特性与热匹配特性试验,用有 限元和工程分析方法对局部防热 方案进行分析与演示,再与试验相互佐证。五、发展空气动力学军民“两用技术” /年代初美国 国防部提出了发展军民“两用技 术”问题,主要原因是冷战的结束和军事、经济与高 科技日益相互依赖,这对我国空气动力学发展来说 也值得借鉴。在国 民经济建设中的众多领域,空气动力学都 有广泛的应用前景,例 如建筑物和构造物 的风效应、高速列车和汽车的外形设计和 侧风稳定

7、性、风力资源的利用、体育运动中的流体力学问题 等。4 6(已经进行了各种工业气动研究,仅举两个典 型例子.、全垫升气垫船 4 6(综合运用航天空气动力学 发展方面的技术 基础,主要是气动垫升和气动推进原理以及飞行器 总体设计技术,在短 时间内就研制成系列全垫升气 垫船见封三图2,载重可超过. /吨,航速为1 ?节,在 上海、杭州湾和东北地区已开辟了商用航线。;等离子技术应用 等离子发生器是一种新型高温纯净热源,在航 天飞行器的热防护设计中成为重要的试验手段,在 许多工业领域也能得到应用,如冶金方面的钢包加 温、难熔金属冶炼,机械方面的等离子切割与焊接,材料方面的喷涂、镀膜和离子注入表面改性,化

8、工 方面的超细粉和金属陶瓷制备,环保方面的垃圾和 废弃物 处理等。4 6(发展了 中 间包等离子加 热设备 和3 /一;/ / /千瓦等离子枪,已直接用于钢厂中 间包钢水腻度有效控制与炼钢生产中。我国的空气动 力学工作者为我国的火箭、卫星 和导 弹技 术的发展作出了重要贡献,形 成了航天空 气动力学学科,本文仅从一个侧面反映了我国航 天 空气动力学所取得的某些进展。面对; .世纪,航天 科技仍将是高科技发展的重要领域,航天空气动力 学研究作为航天事业的重要组成部分,必将不 断地 创新与发展。责任编辑王 宏 章2上接第 3页2 大了。冷 核聚变之所以遭非议,主要是现行的冷 核 聚变 可控性和重复

9、性很差,这主要是采用的方法欠佳所致。目前多用电解重水方法,产 生氖吸 附在电极耙上,是个 “开 放”系统,氖的浓 度和把的温度都无法控制,也难以重 复。为此我设计一种“封闭”系统,直接采用氛气和一端 封闭 的把管,外用管 式电炉 加热,在33 /氖即可通过把 管,控制氮的压力,即可控制把中氛核的浓度,温度在一 定范围内随 意可调,并把反应温度从电解法的./ /左 右,提高 3 /一 /,应该对反应更为有利。只要分析出 口气 体成份就可判断反应是否发生和发生程度。此装置技 术上 不复杂,投 资也不是很大。这个装置的好处是一 旦发生反应,则一定是可以重复的。如 不发生反应,这个 试验也很有 意 义,它说明冷 聚变是另一 种 非平衡态模 式,可再设计另一种方案。在 与美日学者交 流中我向他 们介绍了上述方案,现 在 想通过贵 刊也将此思路 贡 献给 广大读者,供有兴趣者参考,以期 在 冷 聚变研究上 开创 新的局面。关于方案细节可进 一步联系,联系地址烟台 市毓西路. 0号烟台市科委,邮编; 1/ /。丁成玉/?!&! !)! ! ?+ !&!.