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AEDC第9号高超声速风洞团队试验将气动力试验能力从马赫14提升到马赫18
2016-11-10

【据美国阿诺德空军基地网站2016年9月20日报道】,为响应美国国家战略和高优先客户的请求,位于马里兰州白橡树的阿诺德工程发展复杂综合体(AEDC)9号高超声速风洞团队正在开展试验,以支持一种新的试验能力的风险降低工作。这种试验能力对于AEDC和美国空军都是革命性的,它包括将白橡树9号风洞的试验能力从马赫数14提升至马赫数18。

AEDC正在处于高超声速试验与评价转型过程。AEDC的高速系统试验总师Ed Tucker正在管理美国空军的高超声速试验与评价投资计划(该计划属于国防部T&E/S&T计划的一个子领域)。该计划正在改进AEDC 9号风洞的试验能力、推进建模工作和诊断,并找到下一代试验劳动力队伍的培养方式,从而改进高超声速技术的评价。该计划预期在未来年的国防计划中将为AEDC带来数百万投资资金。

作为该协同计划的组成部分,9号风洞试验团队正在扩展高超声速风洞现有的马赫数能力。它要求在材料技术上的进步和对试验舱中的流体质量有更深入的物理学理解。该风险降低试验旨在在建造新的喷嘴之前,评价马赫数18所需的新的试验环境。

9号风洞技术主任John Lafferty说,他们正在现有的设施喷管中,创建在马赫数达到18时将经历的条件,以确定燃气的精确热动力状态,实现最佳设计。9号风洞正在试验几项光学诊断技术,以帮助辨析物理特性和校准气流。这些技术一般并不部署到一个重大试验与评价(T&E)设施中。

为了实现之,在航空航天测试实体中正在开展协作。AEDC工程师 Andrew Alexander、NASA兰利的科学家Jeff Bala和马里兰大学(UMD)学生Richard Kennedy一直在一起工作,对几个非侵入式仪器的数据进行分析。该项工作富有挑战性,但联合工作证明已取得成功。特别是当考虑激光系统中的高光数时,所试验的皮秒-连贯的反斯托克斯-拉曼散射(ps-CARS)部分运行的非常顺利。在整个试验周期内,只需很少光学调整,就能使系统很好地保持一致。

在AEDC白橡树的项目经理George Moraru认为试验之所以对于9号风洞是特有的,主要是由于非标准诊断测量的数量。各试验部分的成功合作对于获得完善的数据产品至关重要,这些数据产品将服务于使9号风洞的最大能力扩展到马赫数18的风险降低工作。从确保适当一致性到在硬件与数据采集系统之间成功通信,每个系统面临其各自最少的挑战

来自AEDC、NASA和UMD的高水平主题专家团队指导和保证了这次试验的成功。该团队独立和协同高效率工作,使在较短的试验周期内获得最大的有用数据量。AEDC已经获得,并在继续获得在类似于实现马赫17-18的预期条件下有关试验舱中的流体质量的大量知识。

当今的测量及达到马赫数18的能力根植于近25年前,当年两位年轻工程师获得了一组关键数据,其中的一位即时当今9号风洞的技术主管John Lafferty。在当时,他们没有精密的工具用来进行充分分析。不过,他们发表了结果、结论和假设。该最初的一组数据,以及后来的其他几组数据,构成了现代研究的基础和假设。包括NASA的研究人员采用现代工具和技术解决了达到马赫数18所需的一些物理学挑战。

虽然上世纪90年代的目标也是追求能提供尽可能最大马赫数,但当时的工具不足以提供对流体力学的完整理解。现在,借助现代计算流体力学仿真和现代诊断技术,AEDC的研究人员将能够提供支持先进的高超声速系统研制所需的新的最大马赫数试验能力。尽管他们仍面临许多挑战,最近的试验对验证设计假设和回答25年前有关流体状态的许多开放问题方面已产生很大帮助。(中航工业发展研究中心 张宝珍)

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