国家标准计划《低速风洞流场品质要求》由 TC603(全国空气动力通用技术标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国人民解放军军事科学院。
主要起草单位 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 、成都流体动力创新中心 。
| 49 航空器和航天器工程 |
| 49.020 航空器和航天器综合 |
空气动力学是事关国家安全和国民经济发展的技术科学,世界强国都高度重视空气动力技术发展。
风洞试验是进行空气动力学研究的重要手段,风洞是开展相关试验研究的重要基础设施。
低速风洞主要用于模拟低速气流环境,常规低速风洞广泛应用于飞机和火箭等飞行器低速阶段气动试验、列车和汽车等地面交通工具气动试验、桥梁和高层建筑等风载风场试验、潜艇和鱼雷等水下潜航器流动试验研究,此外还有主要研究结冰影响与防除冰技术的结冰风洞、研究气动噪声与控制的声学风洞、研究飞行器模型风洞自由飞和尾旋特性等的垂直风洞、研究雷诺数影响的低温或增压风洞等特种风洞。
风洞流场品质一般指试验段内气流参数在时间和空间上的分布特性和指标,主要包括气流速度、气流动压、气流静压、气流温度、气流湍流度和气流噪声等,流场品质的优劣直接影响到飞行器试验数据结果的准度和精度。
风洞试验数据是空气动力研究和飞行器设计的重要基础依据,随着飞行器设计高质量发展对风洞试验数据品质要求和测试技术的提高,风洞流场品质对风洞试验数据的影响变得更为敏感,风洞的精确校准问题变得日益突出。
风洞流场校测是风洞运行参数和风洞试验数据修正参数的重要来源,它关系到风洞的正确运行和风洞试验结果的准确可靠,并最终影响航空航天飞行器等型号的设计和性能。
当一座风洞新建成或开展影响洞体的改造后,需要进行全面的流场品质测量与评价。
目前国内低速风洞众多,分布范围广泛,风洞用途多样。
由于风洞设备的复杂性和不同类型低速风洞之间存在的巨大差异,使得我国低速风洞流场校测始终没有统一的行为准则或标准,风洞运行单位通常按照自己的习惯和经验校准和运行风洞,不利于我国空气动力试验的相关性研究,也不利于行业内的协作交流。
这一方面是因为缺少国家层面权威组织的规划引领和统筹协调,另一方面在于低速风洞设备种类的不同,主要针对的试验类型也不同,风洞流场要求有差异,校测涉及的内容繁简不一,使得协调和统一风洞流场要求和校测方法具有很大的难度。
美欧相关风洞试验研究机构非常重视风洞流场测量,持续开展了大量工作,AIAA于2003年颁布了《亚声速和跨声速风洞校测》,规范了跨声速风洞流场校测的界定、流场校测的类型、流场校测的频率、流场校准和参数测量、流场校测计划、实施及校测报告样例等,指导了AIAA体系内风洞校测试验的实施,保持了AIAA风洞流场的长期一致性。
国内由中国空气动力研究与发展中心负责起草的国家军用标准《低速风洞和高速风洞流场品质要求》(GJB 1179A-2012),明确规定了低速风洞流场校测的项目、方法和流场品质指标,为相关军品飞行器研制低速风洞流场校测提供了依据,在各类飞行器研制中发挥了重要作用,但其范围和适用对象存在一定局限性。
为了提高我国低速风洞试验数据质量,树立我国低速风洞试验品牌形象,提高国际竞争力,迫切需要制定低速风洞流场品质要求国家标准,归纳总结低速风洞流场校测经验,规范低速风洞流场校测活动,明确低速风洞流场要求,对低速风洞流场品质测量的项目、方法、以及数据处理等进行详细的规范,为低速风洞试验业界提供一个共同的行为准则,促进行业内合作交流,也利于试验数据溯源和试验质量提升,更好的助力我国航空航天等相关产业高质量发展和转型升级。
此外,建立低速风洞流场品质要求国家标准不仅是行业发展的需要,技术发展的推动,也是质量体系建设的要求。
中国空气动力研究与发展中心作为亚洲最大的风洞试验中心,一直高度重视风洞试验标准体系建设和试验质量水平的改进提升,经过50多年的风洞运行实践,在流场校测设备设计、项目、方法、数据处理以及实施等方面积累了丰富的经验和人才储备,为下一步国家标准的制定创造了良好的氛围、奠定了坚实的基础。
中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所是国内专业的低速空气动力研究单位,长期从事低速风洞试验,先后完成了数千项飞机、车辆、桥梁、建筑物等不同型号的试验任务,有着深厚的实践积累和建设经验,作为起草单位于1991年编制了GJB 1179-1991,2012年又负责修订了GJB 1179A-2012,有一定工作基础。
此外,中国空气动力研究与发展中心作为国家中心,与业界合作交流广泛,可以联合国内相关单位开展工作,具备开展国家标准制定的理论、技术、人才和体制优势,能够较好的完成本项目工作。
本文件的发布实施,将迅速统一国内低速风洞流场测量和评价的标准,不仅可为低速风洞流场校测提供遵循,还可以为新型低速风洞的设计建设提供指导,满足相关型号研制发展需求,促进我国空天科技自主创新和国民经济高质量发展。
本文件规定了低速风洞流场参数和品质的测量内容、测试方法和数据处理等,给出了风洞流场品质的指标要求等。 本文件适用于以航空、航天飞行器试验为主要任务的低速生产性风洞,研究性低速风洞及其他特殊用途低速风洞可参考使用。 申请编制的标准主要技术内容:主体内容分为8个章节:1范围;2规范性引用文件;3术语和定义;4流场校测基本要求;5流场校测设备与方法;6流场指标及评价;7附录A;8附录B。 ——适用范围; ——规范性引用文件; ——术语、定义和符号; ——低速风洞流场校测要求,包括校测周期、校测时机和测试内容等; ——低速风洞流场校测过程,包括测试设备、测试方法及数据处理等; ——低速风洞流场品质评价,按优秀、良好、合格分为三个等级; ——附录A 给出了流场校测报告参考示例 ——附录B 给出了流场校测装置参考方案。