孙顺利 李纲 芦海洋

摘 要： 为实现对关键指标舱压的动态变化过程仿真， 基于Matlab/Simulink对某超声速自由射流试验系统的关键物理过程建模， 并将仿真结果与试验结果比较分析。该模型的仿真舱压与试验舱压的曲线变化规律一致， 试验状态稳定段的仿真舱压与试验舱压的误差在1 kPa以内， 喷管出口仿真静压值与试验静压值也小于1 kPa， 同时还具备模拟启动迟滞现象和启动后的舱压与喷管进口总压的正线性关系现象的能力。对比分析结果表明， 该Simulink建模方法能有效模拟超声速自由射流试验系统舱压的动态变化。

关键词：自由射流试验;  舱压;  超声速喷管;  引射;  扩压

中图分类号：    TJ763; V231.3  文献标识码：    A  文章编号：1673-5048（2021）04-0076-06

0 引  言

超声速自由射流试验系统可在地面模拟高空飞行条件， 常用于冲压发动机的考核试验， 是研制冲压发动机的基础设施之一， 吸引了大量科研机构进行研究[1-4]。其工作原理是加热后的高压气体通过自由射流喷管达到超声速状态， 对高空舱内的气体产生引射抽吸作用， 使高空舱内的压力下降， 同时自由射流喷管出口气流充分膨胀， 获得满足冲压发动机进气道进口前的均匀马赫数和压力分布， 发动机试验件放置在该均匀流场内。超声速气流与冲压发动机的排气混合后， 在下游扩压器减速增压作用和主动引射器气流抽吸作用下， 经亚声速扩压器排出到大气环境。 关键部件和结构关系如图1所示。

对于超声速自由射流试验系统， 高空舱模拟压力（简称舱压）指标直接反映自由射流喷管的启动状态， 是试验人员判断试验系统工作状态的重要指标。……