高超聲速風洞實驗與測量

目錄
叢書序
前言
第1章高超聲速飛行的氣動實驗需求1
1.1高超聲速流動的典型特點及對飛行器的影響4
1.2高超聲速氣動實驗需求8
參考文獻13
第2章高超聲速風洞的特點和種類15
2.1高超聲速地面實驗面臨的挑戰(zhàn)15
2.1.1高超聲速氣動地面實驗的困難15
2.1.2高超聲速地面實驗模擬的差距18
2.2高超聲速風洞的種類19
2.3高超聲速風洞實驗項目類別23
參考文獻24
第3章常規(guī)高超聲速風洞25
3.1常規(guī)高超聲速風洞種類和構成26
3.1.1常規(guī)高超聲速風洞種類26
3.1.2常規(guī)高超聲速風洞結構27
3.2實驗氣體的凝結和加熱器33
3.2.1凝結的產(chǎn)生33
3.2.2加熱溫度的確定35
3.2.3典型加熱器36
3.3高超聲速噴管43
3.3.1型線設計44
3.3.2喉道防熱技術50
3.3.3拓寬馬赫數(shù)范圍的更換喉道措施51
3.4擴壓段與引射器53
3.4.1擴壓段53
3.4.2引射器55
參考文獻58
第4章激波風洞60
4.1激波風洞的基本原理和結構61
4.1.1激波風洞的基本原理及參數(shù)計算62
4.1.2激波風洞的運行64
4.1.3入射激波馬赫數(shù)提高后對流動的影響72
4.1.4炮風洞74
4.2提高激波風洞驅動能力的方法78
4.3直接加熱輕氣體驅動激波風洞82
4.4爆轟驅動激波風洞84
4.4.1爆轟過程的基本原理84
4.4.2爆轟驅動的運行方式87
4.5自由活塞激波風洞92
4.5.1活塞運動93
4.5.2調諧操作95
4.5.3壓縮比和定壓驅動時間96
4.5.4自由活塞激波風洞的結構98
4.6膨脹管與膨脹風洞102
4.6.1膨脹管的基本原理103
4.6.2膨脹風洞107
參考文獻108
第5章高超聲速特種風洞和設施113
5.1重活塞壓縮類高超聲速風洞113
5.1.1長射型重活塞炮風洞113
5.1.2多級壓縮重活塞風洞116
5.2壓力平衡驅動的高雷諾數(shù)高超聲速風洞118
5.3路德維希管（Ludwig tube）高超聲速風洞121
5.4靜風洞123
5.5低密度風洞129
5.6燃燒加熱風洞131
5.6.1燃氣流設備131
5.6.2燃燒加熱風洞133
5.6.3燃燒加熱方式對超燃流場特性的影響135
5.7電弧加熱氣動實驗設備136
5.8高超聲速彈道靶140
5.9高速火箭橇144
參考文獻147
第6章高超聲速風洞氣流參數(shù)測量150
6.1高超聲速風洞氣流參數(shù)測量理論與方法150
6.2常規(guī)高超聲速風洞氣流參數(shù)測量153
6.2.1壓力測量153
6.2.2溫度測量155
6.2.3流場馬赫數(shù)校測157
6.2.4氣流偏角測量159
6.3脈沖風洞氣流參數(shù)測量161
6.3.1總壓測量161
6.3.2激波管激波速度測量及總溫測量162
6.3.3實驗段參數(shù)測量163
6.4高超聲速風洞流場品質對實驗數(shù)據(jù)質量的影響165
參考文獻166
第7章高超聲速風洞氣動力測量技術168
7.1高超聲速風洞測力實驗169
7.1.1高超聲速風洞測力實驗種類169
7.1.2高超聲速風洞測力實驗應注意的問題171
7.1.3高超聲速風洞測力實驗技術的發(fā)展方向173
7.2高超聲速風洞天平174
7.2.1設計要求174
7.2.2結構形式176
7.3天平防熱技術183
7.4動態(tài)干擾解決方案185
7.4.1高剛度應變天平技術186
7.4.2壓電天平技術188
7.4.3慣性補償技術189
7.5摩阻測量192
7.5.1摩阻天平測量192
7.5.2液晶涂層摩阻測量194
7.6模型表面壓力測量199
7.6.1常規(guī)高超聲速風洞模型表面壓力測量199
7.6.2脈沖風洞模型表面壓力測量201
7.6.3壓敏漆測量技術202
7.6.4脈動壓力測量204
參考文獻206
第8章高超聲速風洞模型傳熱測量技術209
8.1熱流密度測量原理210
8.1.1兩層介質中的熱傳導210
8.1.2一維半無限體中的熱傳導212
8.2薄膜量熱計213
8.2.1工作原理及結構213
8.2.2傳感器技術要求213
8.2.3傳感器的安裝214
8.2.4熱流測量數(shù)據(jù)處理215
8.2.5平板轉捩實驗217
8.3同軸熱電偶218
8.3.1工作原理及結構218
8.3.2同軸熱電偶技術要求220
8.3.3同軸熱電偶的分類220
8.3.4熱流測量數(shù)據(jù)處理221
8.3.5球頭駐點熱流密度測量實驗222
8.4磷光熱圖技術223
8.4.1測熱原理223
8.4.2關鍵技術224
8.4.3熱流密度數(shù)據(jù)處理227
8.4.4典型磷光熱圖實驗229
8.5紅外熱圖技術232
8.5.1測熱原理232
8.5.2技術要求233
8.5.3數(shù)據(jù)處理235
8.5.4圓錐轉捩實驗236
8.6其他熱流測量方法237
參考文獻239
第9章高超聲速風洞自由飛實驗技術241
9.1動態(tài)相似準則243
9.2數(shù)據(jù)采集設備245
9.3模型投放裝置246
9.4模型設計249
9.5圖像處理250
9.6氣動參數(shù)辨識251
9.7多體分離自由飛實驗257
參考文獻261
第10章高溫高超聲速風洞沖壓推進實驗技術264
10.1沖壓類發(fā)動機實驗的基本要求265
10.2沖壓類發(fā)動機性能評估方法267
10.3燃燒加熱風洞沖壓類發(fā)動機實驗技術267
10.3.1燃料加注方法268
10.3.2應變天平測力技術270
10.4高焓激波風洞沖壓類發(fā)動機實驗技術272
10.4.1燃料加注方法272
10.4.2自由飛測力技術274
參考文獻283
第11章高超聲速風洞空間流場顯示與測量技術286
11.1基于光學折射原理的流場顯示技術287
11.2基于氣體放電原理的流場顯示技術293
11.3基于示蹤粒子散射原理的流場顯示與測量技術298
11.4基于分子激發(fā)誘導熒光原理的流場顯示與測量技術306
11.5基于吸收光譜的流場診斷與測量技術309
參考文獻322
第12章高超聲速氣動地面實驗的未來與展望325
12.1未來高超聲速飛行器發(fā)展325
12.2未來高超聲速飛行器氣動實驗難點及熱點問題326
12.2.1高馬赫數(shù)模擬326
12.2.2高溫條件模擬327
12.2.3邊界層轉捩實驗328
12.2.4超燃及一體化實驗技術328
12.2.5實驗技術發(fā)展328
12.3高超聲速風洞實驗的展望329
參考文獻331