模拟平流层环境加载试验风洞研制

【摘要】：随着科学技术的迅速发展,人们探索的目光不断往天空延伸,平流层由于有着其他大气层环境所没有的稳定气象条件和良好电磁特性而进入了人们的视线。进入21世纪后,随着相关技术的飞速发展,在世界上掀起了研究和开发平流层飞艇的热潮。然而在20km的平流层高空,平均环境温度约为-57℃,最低可达-75℃,远超一般电子设备-20~+40℃的正常工作温度范围。另外,20km高空的气压比较低,空气密度小,对流换热效果较差,很容易形成热量集中,导致部分设备或设备局部位置温度过高或过低,影响设备的使用性能。因此,研制一套具有气压、温度及风速可调的平流层低温低压环境模拟装置,为平流层环境用电器装置的研制开发提供环境模拟测试手段是十分重要的。本文根据研制一套具有气压、温度及风速可调的模拟平流层环境加载试验风洞的设计要求,完成了风洞装置主体设计、低温系统设计、低压系统设计和测试与控制系统设计;对风洞试验段的气流分布进行了模拟分析;搭建了模拟平流层环境加载试验风洞的实际装置,并成功地进行了模拟平流层环境加载试验风洞系统的性能测试。风洞性能测试结果表明:在前期调试期间,风洞试验段压力在约30分钟时由101kPa降到4kPa,小于设计要求的45分钟;风洞试验段降温过程包括风洞装置钢外壳以及内部被测部件的降温,从20℃降到-70℃约需耗时142分钟;风洞四个温度测点最大温差1.6℃,温度场分布均匀。在试验测试期间,平流层环境用电器装置测试时间为30分钟,此阶段风洞试验段压力、温度、风速能够稳定在工况条件下,波动小于设计要求。模拟平流层环境加载试验风洞运行可靠,可以用来进行平流层环境用电器装置的性能测试,为平流层环境用电器装置的研制开发提供环境模拟测试手段。
【关键词】：平流层 模拟风洞 低温低压 性能测试
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V211.74