摘要：对于以吸气式推进为动力的高超声速飞行器来说,多重激波/激波干扰将在进气道唇口诱导极端气动载荷,对飞行器热防护系统的设计提出更高的要求.本研究对由两道入射斜激波与弓形激波干扰产生的多重激波干扰流场下的壁面气动载荷进行了详细的理论和数值研究.伴随射流流场和双射流流场是多重激波干扰流场的两种主要模式,分别对应两道入射斜激波诱导的超声速射流由滑移线或亚声速区分隔的情况.理论分析结果表明,在相同边界条件下,双射流流场诱导的壁面峰值压力近乎伴随射流流场的两倍.为了验证理论分析结果,开展了无黏瞬态数值计算.数值计算结果验证了理论分析给出的不同干扰模式下壁面峰值压力之间的大小关系.对比理论分析和数值计算结果发现,理论预测的壁面峰值压力略低于数值计算的值.同时,本文数值验证了由两个IV型超声速射流组成的双射流流场的存在.

摘要：火星探测是目前国际深空探测的热点,而火星着陆是火星探测的关键技术之一,火星着陆器发展中面临的一个严峻的挑战是其气动环境远远不同于地球大气的空气。然而,现阶段大多数地面试验设备都是以空气为试验气体来设计的,而不是火星大气的CO2。本文利用高温热化学反应流动数值计算技术,对JF-12反向爆轰驱动激波风洞在火星进入环境下(主要气体成分是CO2)的运行特性进行了计算模拟,通过调整激波管中驱动/被驱动气体的初始参数和高/低压段的截面积比,来模拟其中的波系产生、传播过程以及反射激波与接触面的相互作用机制。研究发现,相同情况下驱动CO2的缝合激波马赫数要明显高于空气,通过减小驱动气体的声速和低压段的直径,可以在驱动CO2时获得驻室压力稳定的试验气体。

摘要：中国科学院力学研究所复现飞行条件高超声速激波风洞JF12的落成突破了毫秒级试验时间的瓶颈,有效试验时间超过100 ms.因此,对于JF12长试验时间激波风洞的测力试验,基于应变天平技术较为成熟、结构简单等优点,我们考虑采用传统的应变计天平.但是,激波风洞来流冲击所带来的惯性力干扰导致天平测力系统产生低频振动,传统内置应变天平的结构刚度很难保证信号有足够的处理周期,这大大限制了激波风洞测力模型的尺寸和重量.针对这个难题,基于JF12激波风洞的运行特点及对测力天平刚度特性的特殊要求,优化设计了应变天平的测力单元结构以适用于这种脉冲动态测力试验,相应加工制造了大刚度、低干扰、高灵敏度的系列脉冲型应变天平,结构形式包含了杆式和盒式,最大载荷(法向力)从1 k N到30 k N,以满足不同尺度飞行器的测力试验需求.同时,我们应用不同尺度的测力模型对研制的脉冲型天平在JF12激波风洞进行了一系列动态气动力测量试验,以进一步评估JF12系列脉冲型应变天平的结构特性和测力性能.