(来源:中国航空报)
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美国近期扩建了其最先进的推进系统测试基地之一,以加速高超声速和超声速技术的研发,同时避免全尺寸飞行试验的高昂成本和巨大风险。
位于得克萨斯州圣安东尼奥的西南研究院(SwRI)对其高能附件测试(HEAT)设施进行了升级。凭借其新增功能,工程师们现在可以模拟超声速和高超声速飞行中的极端温度、压力和气流。
西南研究院表示,该基地目前支持在受控实验室环境下对超燃冲压发动机、亚声速冲压发动机、小型燃气轮机和火箭推进器进行测试。这解决了高超声速飞行器研发的一项关键挑战,即在飞行前测试推进系统。实际高速飞行测试成本高昂且风险巨大,因此精确的模拟测试至关重要。
高超声速飞行器以马赫数5的速度飞行(相当于声速的五倍)。它们在高空稀薄低压空气中运行时,会暴露在超过1400华氏度(760℃)的高温环境中。
长期以来,在地面上重现这些条件一直是一个挑战。这需要稳定的高速气流以及对压力和温度的精确控制。得益于此次升级,HEAT设施现在可以模拟这些严苛的环境。
为了该项目,西南研究院的工程师们安装了一套喷射器系统,该系统能够产生真实发动机测试所需的低压环境,利用高压空气产生高速射流,将周围空气吸入喷嘴,这会降低下游压力并形成真空。
模拟超燃冲压发动机的隔离系统需要极高温度的超声速气流通过管道的场景,为了实现这一点,他们加装了喷射器,并利用了现有的高压电加热上游空气系统。
该系统能够很好地模拟高空运行的高超声速推进系统所受到的大气影响。喷射器在管道下游产生真空,从而在喷嘴两侧形成显著的压差,产生高温超声速气流。
HEAT设施现在可以重现低至2.5磅/平方英寸(psi)的高空环境压力。这意味着它现在可以支持各种超声速推进测试。新设施的功能支持在实验室环境中模拟这些极端条件,并在进行实际测试之前进行调整和改进。
研究团队已经成功模拟了高达1400华氏度(760℃)的温度,并生成了相当于约马赫数4飞行速度的超燃冲压发动机隔离器条件。
西南研究院表示,该项目仍在进行中,工程师们正在不断扩展设施的功能,以支持未来的高超声速研究。该研究院的目标是在先进高速推进系统进入飞行演示之前,缩短研发时间、降低成本并提高其性能。(航柯)
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