超級風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞開(kāi)始現場(chǎng)聯(lián)合調試，真空系統助力加持

　　近日，被稱(chēng)為“國之重器”的我國最新超級風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞再次傳來(lái)好消息：該項目現已全面進(jìn)入現場(chǎng)聯(lián)合調試階段，預計能夠按期完成年度建設任務(wù)。正式交付使用指日可待。

1、何為風(fēng)洞?

　　風(fēng)洞可以以人工方式產(chǎn)生并控制氣流，用來(lái)模擬飛行器實(shí)際飛行時(shí)周?chē)�的氣流環(huán)境，是進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗最有效、最常用的工具之一，是研制飛行器的關(guān)鍵地面試驗設施�？梢哉f(shuō)，如果沒(méi)有現今的風(fēng)洞試驗設備，就不可能研制出先進(jìn)的航空飛行器。

FL-62風(fēng)洞

　　據悉，超級風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞位于遼寧省沈陽(yáng)市沈北新區，容積約17000立方米，重約6620噸，儼然一座龐然大物，在全球都十分少見(jiàn)，具備常規測力、測壓和進(jìn)氣道試驗能力。它具有多個(gè)可更換試驗段，可以最大程度地滿(mǎn)足不同類(lèi)型試驗需求。該風(fēng)洞是航空工業(yè)自主研制的我國第一座大型連續式跨聲速風(fēng)洞，實(shí)現了我國大尺寸風(fēng)洞從暫沖式向連續式的跨越(與暫沖式風(fēng)洞相比，連續式風(fēng)洞可以具有更低速壓試驗能力，對進(jìn)行顫振試驗模型設計技術(shù)尤其有利)。風(fēng)洞流場(chǎng)品質(zhì)、試驗數據質(zhì)量、試驗效率均處于國際先進(jìn)行列。

FL-62風(fēng)洞實(shí)驗段

　　目前，FL-62風(fēng)洞對于我國航空工業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，是我國戰機發(fā)展的必經(jīng)之路。有分析認為，殲-20獨特而又優(yōu)異的鴨翼設計，做到了既不影響戰機的隱身性又提高了機動(dòng)性，正是數不清的風(fēng)洞實(shí)驗中技術(shù)數據積累的結果。就像我國航空工業(yè)官方說(shuō)的那樣：未來(lái)中國戰機的樣子由自己做主!

2、真空對風(fēng)洞的貢獻

　　值得一提的是，真空系統是風(fēng)洞不可或缺的一部分。在連續式風(fēng)洞中，真空系統是其重要的組成部分。連續式風(fēng)洞可以在低于一個(gè)大氣壓狀態(tài)下運行，其真空系統主要包括真空泵、換熱器、消音器、緩沖容器等裝置。

　　連續式風(fēng)洞由軸流式壓縮機進(jìn)行驅動(dòng)，氣流沿風(fēng)洞回流道循環(huán)流動(dòng)。由于試驗工況變化、風(fēng)洞內溫度變化、洞體泄漏等影響，風(fēng)洞內的壓力會(huì )產(chǎn)生波動(dòng)，因此需要真空系統對壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外，真空系統還可以為風(fēng)洞提供負壓環(huán)境，進(jìn)行飛行器高度環(huán)境模擬試驗。

3、真空系統設計

　　根據風(fēng)洞特點(diǎn)，真空系統亦有相應的設計指標。下圖為某連續式風(fēng)洞的真空系統設計方案圖。系統由真空機組1、真空機組2、換熱系統、消音系統、緩沖容器等構成。

真空系統設計方案圖

　�、僬婵諜C組1：在試驗過(guò)程中，用于維持風(fēng)洞內的壓力。

　�、谡婵諜C組2：在試驗過(guò)程中，用于調節風(fēng)洞內的壓力。

　�、蹞Q熱系統：風(fēng)洞總溫范圍-40℃~90℃，在試驗時(shí)，通過(guò)換熱系統使流經(jīng)真空泵的氣體溫度控制在其允許范圍內。

　�、芟�音系統：真空系統利用真空泵出口的消音器，以及排氣末端的消音塔控制噪聲。

　�、菥彌_容器：真空系統通過(guò)緩沖容器，降低真空泵抽氣速率變化對風(fēng)洞內壓力波動(dòng)的影響。

4、真空系統選泵分析

　　真空系統所需真空泵的抽速較大。常用的大抽速真空泵有：水環(huán)式真空泵、羅茨式真空泵、噴油螺桿式真空泵和無(wú)油螺桿式真空泵。

　　水環(huán)式真空泵抽速大，入口工作壓力范圍大。但是，水環(huán)式真空泵的運行控制和調試相對復雜，如出現問(wèn)題，其維護、維修也較復雜。由于水環(huán)式真空泵幾乎難以采用變頻調速控制的方案，因此，水環(huán)式真空泵需要采用真空罐緩沖+壓力控制閥門(mén)實(shí)現控制的目的�？紤]到控制閥門(mén)的壓比一般在1.5以上，因此效率進(jìn)一步降低。

　　氣冷羅茨式真空泵在入口壓力15000Pa左右抽速衰減到0。盡管可以采用兩級羅茨串聯(lián)的形式，但是整機抽速受前級泵限制，抽速不高。同時(shí)，由于該類(lèi)真空泵變頻調節范圍為50%~100%，不適宜變頻調節。

　　噴油螺桿式真空泵具有較大的抽速，但是在入口壓力為1個(gè)大氣壓至67500Pa的范圍內，跑油率會(huì )增加，而風(fēng)洞需要長(cháng)期運行于該壓力范圍內。

　　無(wú)油螺桿式真空泵工作性能穩定，調控和調試簡(jiǎn)單，維護、維修簡(jiǎn)易，易實(shí)現變頻調節，更適合于該風(fēng)洞。

　　正是如此，對于該風(fēng)洞，本文設計的真空系統(真空機組1和真空機組2)，均采用無(wú)油螺桿式真空泵，其優(yōu)異的性能可以滿(mǎn)足風(fēng)洞負壓試驗時(shí)的要求。