超高速环形气动试验装置的制作方法

1.本发明涉及气动试验技术领域，尤其涉及一种超高速环形气动试验装置。


背景技术：

2.开展气动试验的方式主要为风洞试验和火箭橇试验。现有风洞技术采用的是相对运动的方式，通过加速空气流动，实现有限压力环境条件及速度条件下气动测试；而火箭橇技术则是将被测试品安装于橇车之上，通过火箭加速，在长直的轨道上模拟高速运动下的气动特性。
3.目前，风洞试验相关环境参数可调节范围相对有限，且单次试验只能采用固定的流场参数，难以实现飞行器复杂动态流场过程模拟；火箭橇技术虽然能实现相关动态流动测试，但其压力等环境条件不能调节，与被测试品真实飞行环境存在较大差异，且需要较长的轨道和占地面积。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种超高速环形气动试验装置，能够解决现有技术中的技术问题。
5.本发明提供了一种超高速环形气动试验装置，其中，该装置包括环形槽道、感应单元、初级线圈、永磁体、高温超导块材、杜瓦、悬浮导向超导磁体、推进线圈和橇车本体，所述橇车本体与试验件连接，所述环形槽道包括入口启动段、过渡段、加速段、试验段和出口段，所述感应单元设置在橇车本体两侧，所述初级线圈设置在所述入口启动段的底面上且与所述感应单元相互作用为所述橇车本体提供初始速度的推进力，所述永磁体设置在所述橇车本体中间位置上，所述高温超导块材设置在位于所述入口启动段的底面和所述过渡段的侧壁的所述杜瓦中，所述杜瓦中填充有用于对所述高温超导块材进行制冷的制冷媒介，制冷后的高温超导块材与所述永磁体相互作用为所述橇车本体提供悬浮力和导向力，所述悬浮导向超导磁体设置在所述加速段和所述试验段的侧壁上且与所述感应单元相互作用为所述橇车本体提供悬浮力和导向力，所述推进线圈设置在所述加速段的槽道侧壁上且与所述永磁体相互作用为所述橇车本体提供推进力，所述橇车本体从所述入口启动段进入，经过所述过渡段到达所述加速段，并在所述加速段和所述试验段进行循环试验，完成试验后从所述出口段退出。
6.优选地，所述感应单元为金属感应片。
7.优选地，所述制冷媒介为液氮或液氦。
8.优选地，所述永磁体为halbach永磁阵列磁体。
9.优选地，该装置还包括连接件，所述橇车本体通过所述连接件与试验件连接。
10.通过上述技术方案，可以通过真空泵及环境温度控制装置进行环境条件调节，并采用电气加速与悬浮的方式提高试验件在试验过程中的稳定性。由此，在不增加轨道铺设和占地面积的情况下就可以实现试验件的安全、可靠且高效的试验。
附图说明
11.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1示出了根据本发明实施例提供的一种超高速环形气动试验装置的示意图；
13.图2示出了根据本发明实施例的一种超高速环形气动试验装置的入口启动段的拓扑图；
14.图3示出了根据本发明实施例的高温超导块材的悬浮导向原理示意图；
15.图4示出了根据本发明实施例的一种超高速环形气动试验装置的过渡段的示意图；
16.图5示出了根据本发明实施例的一种超高速环形气动试验装置的过渡段的拓扑图；
17.图6示出了根据本发明实施例的一种超高速环形气动试验装置的试验段的拓扑图。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
20.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
21.如图1-6所示，本发明实施例提供了一种超高速环形气动试验装置，其中，该装置包括环形槽道1、感应单元2、初级线圈3、永磁体4、高温超导块材5、杜瓦6、悬浮导向超导磁体7、推进线圈8和橇车本体9，所述橇车本体9与试验件连接，所述环形槽道1包括入口启动段11、过渡段12、加速段13、试验段14和出口段15，所述感应单元2设置在橇车本体9两侧，所
述初级线圈3设置在所述入口启动段11的底面上且与所述感应单元2相互作用为所述橇车本体9提供初始速度的推进力，所述永磁体4设置在所述橇车本体9中间位置上，所述高温超导块材5设置在位于所述入口启动段11的底面和所述过渡段12的侧壁的所述杜瓦6中，所述杜瓦6中填充有用于对所述高温超导块材5进行制冷的制冷媒介，制冷后的高温超导块材5与所述永磁体4相互作用为所述橇车本体9提供悬浮力和导向力，所述悬浮导向超导磁体7设置在所述加速段13和所述试验段14的侧壁上且与所述感应单元2相互作用为所述橇车本体9提供悬浮力和导向力，所述推进线圈8设置在所述加速段13的槽道侧壁上且与所述永磁体4相互作用为所述橇车本体9提供推进力(以实现橇车本体加速)，所述橇车本体9从所述入口启动段11进入，经过所述过渡段12到达所述加速段13，并在所述加速段13和所述试验段14进行循环试验，完成试验后从所述出口段15退出。
22.其中，所述加速段13和所述试验段14在图1中的分布仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
23.通过上述技术方案，可以通过真空泵及环境温度控制装置进行环境条件调节，并采用电气加速与悬浮的方式提高试验件在试验过程中的稳定性。由此，在不增加轨道铺设和占地面积的情况下就可以实现试验件的安全、可靠且高效的试验。
24.根据本发明一种实施例，所述感应单元2为金属感应片(或金属感应板)。
25.根据本发明一种实施例，所述制冷媒介为液氮或液氦。
26.根据本发明一种实施例，所述永磁体4为halbach永磁阵列磁体。
27.本领域技术人员应当理解，上述描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
28.根据本发明一种实施例，该装置还包括连接件10，所述橇车本体9通过所述连接件10与试验件连接。
29.继续参考图2，在入口启动段11，位于橇车本体9两侧的两个感应单元2与入口启动段11的底面上设置的初级线圈3组成直线电机，为橇车本体提供初始速度的推进力；橇车本体9搭载的永磁体4与入口启动段11的底面上设置的高温超导块材5形成悬浮导向系统。其中，高温超导块材5在入口启动段11的底面上对应于永磁体的位置设置，初级线圈3在入口启动段11的底面上对应于感应单元2的位置设置，即，在入口启动段11的底面上，高温超导块材5设置在初级线圈3之间。
30.继续参考图3，对包含高温超导块材5的悬浮导向系统机理进行描述。高温超导块材5设置杜瓦6中，杜瓦6中填充有制冷媒介，在对高温超导块材5制冷达到高温超导块材3的临界状态后，能够体现其超导特性。如图3所示，当高温超导块材3在具有磁场梯度的环境里，会随着磁场的变化体内感应出相应的电流，从而抵抗磁场的变化。因此，当橇车本体9位置发生了变化后，会引起永磁体4在高温超导块材5处的磁场变化，从而激起块材中感应电流，产生磁通钉扎效应，实现悬浮与导向的功能。
31.继续参考图4，在过渡段12，高温超导块材5设置在侧壁上，当橇车本体9在入口启动段11获得一定速度后，可以利用侧壁上的高温超导块材5导向作用，将橇车本体9由水平姿态过渡到侧壁运动。
32.继续参考图5，从过渡段12到达加速段13后，橇车本体9运动轨迹继续沿侧壁开展。加速段13的侧壁上有悬浮导向超导磁体7和推进线圈8，推进线圈8与橇车本体9上的永磁体4相互作用提供推进力以实现橇车本体的加速，在运动过程中悬浮导向超导磁体7与橇车本
体9上的感应单元2相互作用形成涡流，形成的涡流磁场与悬浮导向超导磁体磁场作用完成悬浮与导向功能。因为悬浮导向超导磁体磁场较强，可以为旋转体提供较大的导向向心力，确保橇车本体完成高速下的旋转功能。其中，推进线圈8在加速段的侧壁上对应于永磁体的位置设置，悬浮导向超导磁体7在加速度13的侧壁上对应于感应单元2的位置设置，即，在加速段13的侧壁上，推进线圈8设置在悬浮导向超导磁体7之间。
33.继续参考图6，试验段14与加速段13的区别在于试验段14的侧壁上不设置推进线圈，仅依靠惯性运动和侧壁上的导向系统为橇车测试系统提供旋转运动的向心力。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
35.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
36.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
37.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。