陳旦, 王眾, 魯相, 林辰龍, 裴海濤

(中國空氣動力研究與發(fā)展中心 設(shè)備設(shè)計及測試技術(shù)研究所, 四川 綿陽 621000)

某連續(xù)式超聲速風(fēng)洞作為國內(nèi)首座連續(xù)式超聲速風(fēng)洞，馬赫數(shù)范圍為1.5～4.5(目前馬赫數(shù)只到3.0)，壓力范圍20～200 kPa(絕壓)。風(fēng)洞由多級壓縮機驅(qū)動，配置有噴管段、試驗段和超擴段等部段，同時配置總壓系統(tǒng)實現(xiàn)增壓和降壓運行，配置換熱器段實現(xiàn)總溫調(diào)節(jié)。

目前國內(nèi)超聲速風(fēng)洞均為暫沖式，代表性的為中國空氣動力研究與發(fā)展中心的2 m超聲速風(fēng)洞。相比暫沖式超聲速風(fēng)洞，連續(xù)式超聲速風(fēng)洞單次運行時間長，流場參數(shù)控制精度高，運行效率高，可在較低速壓下運行，且連續(xù)式超聲速風(fēng)洞啟動/關(guān)車時沖擊小，降低了對模型、天平等機構(gòu)強度的要求。該風(fēng)洞的建設(shè)將填補國內(nèi)連續(xù)式超聲速風(fēng)洞領(lǐng)域的空白，并通過摸索其運行控制及設(shè)計、調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)，可為今后更大量級的連續(xù)式超聲速風(fēng)洞的建設(shè)調(diào)試奠定基礎(chǔ)。

我國第一座跨超聲速風(fēng)洞是建于1958年的FL-1暫沖式風(fēng)洞，目前最大的為2 m超聲速暫沖式風(fēng)洞，其馬赫數(shù)范圍1.5～4.0，馬赫數(shù)均勻性0.003 3～0.006 2，總壓范圍100～1 200 kPa，總壓控制精度0.3%[1-2]。國外早在1960年就建立了大型連續(xù)式超聲速風(fēng)洞，尺寸最大的為美國阿諾德工程發(fā)展中心的16S風(fēng)洞(建成于1960年)，其口徑達到4.9 m，馬赫數(shù)范圍為1.5～4.75(并論證過馬赫數(shù)6及以上實施的可能性)，高度模擬范圍為15～45 km[3]。過去幾十年受連續(xù)式超聲速風(fēng)洞建設(shè)費用等影響，國內(nèi)外多以暫沖式風(fēng)洞建設(shè)為主，但最近一二十年，由于連續(xù)式超聲速風(fēng)洞的優(yōu)異性能以及發(fā)展高超聲速武器的緊迫性，又加大了對連續(xù)式超聲速風(fēng)洞的建設(shè)投入，比如美國于2013至2015年對封存的16S風(fēng)洞開展了狀態(tài)評估，之后更是進行了耗資6 000萬美元的修復(fù)和現(xiàn)代化改造[4-6]。

目前，國內(nèi)外文獻對連續(xù)式超聲速風(fēng)洞控制系統(tǒng)的設(shè)計研究描述極少，即使是關(guān)于連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞控制系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試的文獻也相對較少[7-15]。美國NTF跨聲速風(fēng)洞(總壓100～830 kPa，馬赫數(shù)0.1～1.2)最近幾年利用二喉道精調(diào)來提高馬赫數(shù)穩(wěn)定性；中國空氣動力研究與發(fā)展中心的0.6 m連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞(下簡稱0.6 m風(fēng)洞)通過設(shè)置內(nèi)環(huán)觀測閾值的串級控制加模糊PID的控制方法，采用轉(zhuǎn)速粗調(diào)加中心體精調(diào)的方式，實現(xiàn)馬赫數(shù)控制精度達到0.001，并通過分段變參數(shù)模糊PID控制算法實現(xiàn)了常壓/增壓下總壓控制精度0.1%(負壓下0.2%)；西北工業(yè)大學(xué)NF-6跨聲速風(fēng)洞采用轉(zhuǎn)速加?xùn)胖讣捌浣M合的方式實現(xiàn)了馬赫數(shù)控制精度0.002。

考慮到連續(xù)式超聲速風(fēng)洞流場建立方式和(低)跨聲速風(fēng)洞不同，且風(fēng)洞馬赫數(shù)更高，氣動載荷更大，壓縮機功率更高，風(fēng)洞總壓和馬赫數(shù)等參數(shù)仍存在相互耦合，因此，如何實現(xiàn)流場參數(shù)的精確控制和快速穩(wěn)定是控制系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)問題。

1 流場參數(shù)控制原理

某連續(xù)式超聲速風(fēng)洞啟動運行后，換熱器系統(tǒng)按照一定的冷量運行，即總溫不做精確控制，因此，本文討論的流場參數(shù)特指總壓和馬赫數(shù)?？倝汉婉R赫數(shù)控制是一個復(fù)雜的綜合性任務(wù)，需要調(diào)動其下屬的各個子系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行，其原理如圖1所示。首先由核心控制器(BOXPC)通過調(diào)度噴管/超擴段控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)型面/調(diào)節(jié)片至對應(yīng)的馬赫數(shù)，然后通過壓縮機控制系統(tǒng)對壓縮機級數(shù)以及轉(zhuǎn)速進行控制來建立風(fēng)洞運行壓比，并實現(xiàn)馬赫數(shù)控制；通過對總壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥或真空泵等閉環(huán)控制實現(xiàn)總壓的精確調(diào)節(jié)；通過模型姿態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)模型迎角等調(diào)節(jié)；通過標(biāo)準參數(shù)測量系統(tǒng)實現(xiàn)總壓和馬赫數(shù)參數(shù)的測量，并作為總壓和馬赫數(shù)控制的基準。

圖1 流場參數(shù)控制原理

該風(fēng)洞總壓的調(diào)節(jié)手段及影響因素包括：抽真空泵轉(zhuǎn)速、進氣調(diào)節(jié)閥開度、排氣/抽氣調(diào)節(jié)閥開度、氣源壓力和洞體漏氣量；靜壓沒有直接的控制手段；馬赫數(shù)的調(diào)節(jié)手段及影響因素包括：壓縮機轉(zhuǎn)速、噴管型面、超擴段型面、模型堵塞度等。

連續(xù)式風(fēng)洞馬赫數(shù)公式為

(1)

式中:p0為穩(wěn)定段總壓;p1為試驗段靜壓。

由公式(1)可知,總壓的調(diào)節(jié)直接影響馬赫數(shù),而實際中馬赫數(shù)調(diào)節(jié)手段比如壓縮機轉(zhuǎn)速、半柔壁型面等在調(diào)節(jié)過程中又將導(dǎo)致總壓的波動,這就導(dǎo)致馬赫數(shù)與總壓之間存在耦合,調(diào)節(jié)難度加大?？倝汉婉R赫數(shù)的耦合關(guān)系如圖2所示。

圖2 總壓、馬赫數(shù)影響因素及耦合關(guān)系

但連續(xù)式超聲速風(fēng)洞和跨聲速風(fēng)洞的流場參數(shù)耦合特性又有所不同。一是馬赫數(shù)精確調(diào)節(jié)方式不同,跨聲速風(fēng)洞需要通過對中心體/柵指型面、壓縮機轉(zhuǎn)速等調(diào)節(jié)手段實時閉環(huán)控制來實現(xiàn)馬赫數(shù)精確調(diào)節(jié),而超聲速風(fēng)洞主要通過噴管型面、超擴段型面精確調(diào)節(jié)到位后,利用壓縮機轉(zhuǎn)速來建立馬赫數(shù)流場。另外,兩者在馬赫數(shù)和總壓的耦合程度上也不同,超聲速風(fēng)洞的馬赫數(shù)流場主要由壓比決定,當(dāng)壓比一定時,總壓波動對馬赫數(shù)的影響較小;而跨聲速風(fēng)洞總壓波動時馬赫數(shù)波動較大。

由上述分析可知,對于工況復(fù)雜、狀態(tài)多變的風(fēng)洞總壓與馬赫數(shù)運行流場來說,由于流場參數(shù)調(diào)節(jié)手段多,相互耦合,很難獲得精確數(shù)學(xué)模型,故而基于數(shù)學(xué)解耦的現(xiàn)代控制理論難于施行。因此在設(shè)計連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞流場參數(shù)控制方法時,首先基于各自調(diào)節(jié)手段進行對應(yīng)參數(shù)的閉環(huán)控制,同時結(jié)合馬赫數(shù)與總壓耦合關(guān)系,通過技術(shù)手段進行解耦來實現(xiàn)流場參數(shù)精確控制。

結(jié)合流場參數(shù)控制原理和耦合關(guān)系,擬通過高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)計來實現(xiàn)多調(diào)節(jié)手段的協(xié)調(diào)調(diào)度,通過高動態(tài)高精度的調(diào)節(jié)/測試手段和先進控制算法來保證流場參數(shù)的精確調(diào)節(jié)和快速穩(wěn)定。

2 控制系統(tǒng)網(wǎng)路拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計

測控系統(tǒng)以嵌入式控制器BoxPC 427E為核心,通過2套智能交換機組建光纖環(huán)網(wǎng),實現(xiàn)風(fēng)洞的流場控制,并負責(zé)對風(fēng)洞運行相關(guān)子系統(tǒng)進行調(diào)度和協(xié)調(diào)控制。各子系統(tǒng)PLC之間采用Profinet RT通信,PLC控制器和伺服驅(qū)動器之間采用Profinet IRT進行通信,風(fēng)洞整體控制調(diào)度(包括機構(gòu)執(zhí)行)周期控制在100 ms,滿足流場參數(shù)控制系統(tǒng)對各調(diào)節(jié)手段的調(diào)度要求。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)問題

流場參數(shù)的精確快速控制除先進的控制算法外還需要考慮時間特性(各機構(gòu)的響應(yīng)速度特性能否滿足調(diào)度要求)、各執(zhí)行機構(gòu)/測試儀器的控制/測試精度能否滿足流場參數(shù)控制精度指標(biāo)、能否保證多變量逐次解耦的及時性,并確保能支撐起控制算法的高效性。

3.1 高精度采集系統(tǒng)設(shè)計

由于總壓和馬赫數(shù)控制精度要求較高,為保證控制的有效性，需要首先保證流場參數(shù)測試的準確性，壓力采集精度對馬赫數(shù)偏差的影響可用公式(2)來表示

(2)

(3)

由公式(3)可知當(dāng)目標(biāo)馬赫數(shù)越低，對壓力采集的精度要求越高，而本風(fēng)洞啟動馬赫數(shù)較高，避免了低馬赫數(shù)下對測試儀器高精度的要求。同時，由(1)式得到靜壓隨馬赫數(shù)變化情況，如(4)式所示

(4)

由(4)式可得到不同穩(wěn)定段總壓下，馬赫數(shù)階梯變化時的靜壓變化，如圖3所示。

圖3 不同總壓下靜壓隨馬赫數(shù)變化情況

由圖3可知，當(dāng)馬赫數(shù)達到3.0時靜壓只有幾百帕，而若要保證總靜壓的精度，結(jié)合目前國內(nèi)外壓力傳感器性能，選取0.02%精度壓力傳感器(其動態(tài)響應(yīng)時間為20 ms)，并采用量程分段的方式以適應(yīng)不同壓力運行工況的測試需求。

3.2 伺服系統(tǒng)高精度及高動態(tài)響應(yīng)特性設(shè)計

作為馬赫數(shù)主要調(diào)節(jié)手段，半柔壁及超擴段等伺服系統(tǒng)需具備較高的定位精度和足夠的動態(tài)響應(yīng)特性,這里重點以柔壁為例來進行描述。半柔壁噴管由上下各6套伺服電動缸驅(qū)動，為保證氣流均勻性和柔板不損壞，需要單側(cè)6個軸同步運行，上下兩側(cè)各6個軸協(xié)調(diào)運行。柔壁控制系統(tǒng)以1516T-CPU作為控制器，配以Sinamic S120伺服驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)對半柔壁機構(gòu)的多軸同步控制。T-CPU接受風(fēng)洞核心控制器發(fā)送的型面控制命令，計算出各推桿運行目標(biāo)位移，通過S120控制推桿的運動速度。機構(gòu)上位移傳感器實時采集各推桿的位移，反饋給T-CPU，與設(shè)定值不斷比較，并對控制量進行修正，最終形成完整的位置閉環(huán)。伺服系統(tǒng)位置定位原理如圖4所示。

圖4 伺服系統(tǒng)位置定位原理

伺服驅(qū)動機構(gòu)的定位精度d(不考慮機構(gòu)加工安裝精度)由電機分辨率精度和位移傳感器采集精度兩部分組成，如(5)式(最大誤差)所示

(5)

式中：Ms為推桿絲杠螺距；nh為電機單圈分辨率；rd為電機減速比；j為位移傳感器滿量程精度；L為位移傳感器量程。

在確定機構(gòu)定位精度要求后，據(jù)(5)式可反算各電機、位移傳感器等精度參數(shù)。

為保證半柔壁單側(cè)6個伺服軸運動過程同步運行，以1號軸為主軸，其他5個軸為從軸，每次運行前先計算各軸的齒輪比

(6)

式中：rn為第n個軸的齒輪比；sn為第n個軸的當(dāng)次行程；s1為主軸(1號軸)的當(dāng)次行程；vn為第n個軸的勻速運行速度；v1為1號軸運行速度。

同時，為保證機構(gòu)運動過程的平穩(wěn)性，且同起同停，各軸之間應(yīng)設(shè)置可變加速度，且加速度和各軸速度成正比，即

(7)

式中：an為第n個軸加速度；t1為1號軸加速時間，可結(jié)合控制器性能和調(diào)試需要設(shè)置該加速時間。

當(dāng)前型面運行到位后，再走新的型面時，需重新計算各軸的目標(biāo)行程，并計算齒輪比和加速度。

TCPU控制系統(tǒng)及伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用PN-Drive通信協(xié)議，總線循環(huán)(控制)周期可縮短至3 ms以內(nèi)。按照s=v×t，當(dāng)控制周期足夠短，控制器可識別出的各軸之間的不同步量越小，可及早重新對各軸進行位置調(diào)度，從而實現(xiàn)更精確的同步控制精度。

3.3 總壓調(diào)節(jié)手段精度及動態(tài)響應(yīng)特性設(shè)計

結(jié)合圖2可知，總壓調(diào)節(jié)手段主要包括調(diào)節(jié)閥開度、真空泵轉(zhuǎn)速、氣源壓力等，而氣源壓力受外界影響，不容易控制。這樣，總壓的調(diào)節(jié)手段變成了真空泵轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)閥開度，而兩者若同時調(diào)節(jié)，易出現(xiàn)相互耦合。因此，壓力閉環(huán)時，真空泵轉(zhuǎn)速采用前饋控制(不同目標(biāo)壓力階梯下預(yù)置調(diào)節(jié))，而利用調(diào)節(jié)閥進行精調(diào)。忽略風(fēng)洞漏氣，連續(xù)式風(fēng)洞總壓控制精度可參考(8)式[16]：

式中：p為壓力波動量；ps為目標(biāo)壓力；QVmax為閥門最大體積流量;M為空氣摩爾質(zhì)量；R1為氣體狀態(tài)常數(shù)；調(diào)節(jié)時間為t；x為閥門開度比；R為閥門的可調(diào)比；閥門調(diào)節(jié)過程平均速度為vs；閥門可識別的位置精度(分辨率)為d；s為閥阻比。

考慮到洞體容積較小，只有50 m3，而一般調(diào)節(jié)閥R=50，同時排氣和抽真空調(diào)節(jié)閥共用，流量較大(10 min內(nèi)常壓抽至20 kPa)，結(jié)合(8)式，并基于現(xiàn)有市面上調(diào)節(jié)閥的性能，要求調(diào)節(jié)閥定位精度優(yōu)于0.2%，速度(時間)優(yōu)于25～30 s。

3.4 壓縮機轉(zhuǎn)速控制精度及動態(tài)響應(yīng)特性設(shè)計

壓縮機系統(tǒng)作為動力源，是連續(xù)式超聲速風(fēng)洞最重要的系統(tǒng)，而且壓縮機系統(tǒng)能耗很大，這就對壓縮機的動態(tài)特性有很高要求。同時，穩(wěn)定段總壓和風(fēng)速的關(guān)系如(9)式所示

(9)

式中:p0為總壓；p1為靜壓；pd為動壓；ρ為密度；vf為風(fēng)速。作為馬赫數(shù)主要調(diào)節(jié)手段之一，當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速波動時，(9)式中的靜壓、密度等均會發(fā)生變化，進而導(dǎo)致總壓波動。

結(jié)合其他連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞設(shè)計要求(比如0.6 m風(fēng)洞)和現(xiàn)有壓縮機設(shè)計水平，要求壓縮機轉(zhuǎn)速控制精度達到0.03%，最大升降速度為90 s以內(nèi)。

4 分段變參數(shù)加模糊PI算法實現(xiàn)總壓控制

由于連續(xù)式超聲速風(fēng)洞馬赫數(shù)無需主控系統(tǒng)精確調(diào)節(jié)，在解耦控制時主要考慮馬赫數(shù)調(diào)節(jié)手段對總壓的影響。而在風(fēng)洞流場參數(shù)控制領(lǐng)域，使用較多的算法包括PID控制、模糊控制和預(yù)測控制等，考慮到超聲速風(fēng)洞要建立準確的數(shù)學(xué)模型很困難，以分段模糊PI控制算法為核心來實施總壓控制?？倝嚎刂撇呗詾椋涸鰤簳r采用進氣調(diào)節(jié)閥預(yù)置，排氣調(diào)節(jié)閥精調(diào)，負壓時采用進氣調(diào)節(jié)閥預(yù)置，抽氣調(diào)節(jié)閥加真空泵精調(diào)的總壓控制方式。設(shè)計時先采用前饋控制方式實施壓力粗調(diào)，待壓力進入調(diào)節(jié)閾值q(t)(設(shè)定為目標(biāo)壓力的96%～104%)后再采用分段變參數(shù)加模糊PI控制算法進行總壓精確控制，即在模糊PI的基礎(chǔ)上，首先根據(jù)目標(biāo)總壓調(diào)試獲取不同目標(biāo)壓力下的分段的PI控制參數(shù)作為模糊PI基準參數(shù)，爾后由模糊算法結(jié)合壓力目標(biāo)和調(diào)節(jié)閥特性進行變參數(shù)控制。其原理框圖如圖5所示。

圖5 總壓控制算法調(diào)節(jié)原理

模糊PI以PI控制器為基礎(chǔ)，PI控制器根據(jù)壓力的給定值s(t)和實際值r(t)的偏差e(t)與比例系數(shù)Kp、積分時間Ti組合構(gòu)成控制量輸出，對被控對象進行控制，其控制規(guī)律為

(10)

離散化處理后得到(11)式

(11)

(12)

模糊PI的控制算法描述相對較多，這里就不過多敘述[17-19]。

考慮到壓縮機密封氣系統(tǒng)往風(fēng)洞內(nèi)漏密封氣(固有特性)，風(fēng)洞增壓及低真空工況下，需要通過開啟進氣閥進行流量補償，以確保排氣/抽氣調(diào)節(jié)閥處于合理的調(diào)節(jié)區(qū)間。進入調(diào)節(jié)閾值q(t)后，進氣調(diào)節(jié)閥開度V(x)與氣源壓力pa、目標(biāo)總壓ps滿足(12)式

(13)

同時，負壓工況下真空泵轉(zhuǎn)速np也隨著(13)式進行預(yù)置調(diào)節(jié)，以防止低真空下抽氣系統(tǒng)流量過大，導(dǎo)致抽氣調(diào)節(jié)閥進入調(diào)節(jié)死區(qū)。

(14)

5 運行控制流程設(shè)計及試驗結(jié)果

連續(xù)式超聲速風(fēng)洞能耗大，合理優(yōu)化的運行控制流程是試驗效率優(yōu)化的前提保證，風(fēng)洞運行控制主要流程如圖6所示?？紤]到馬赫數(shù)和總壓的耦合，在啟動或變馬赫數(shù)階梯時先利用馬赫數(shù)調(diào)節(jié)手段進行預(yù)置，待馬赫數(shù)相對穩(wěn)定后，再利用總壓控制算法實施壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)。

圖6 風(fēng)洞運行控制流程圖

風(fēng)洞于2020年開始建設(shè)，2021年建設(shè)完畢，經(jīng)過測試，柔壁和超擴段、模型支撐系統(tǒng)機構(gòu)定位精度優(yōu)于0.01 mm，同步過程中各軸的不同步量小于0.05 mm。壓縮機轉(zhuǎn)速控制精度約0.03%?？倝合到y(tǒng)調(diào)節(jié)閥調(diào)整為氣驅(qū)調(diào)節(jié)閥，實際定位精度僅為0.5%(分辨率0.5%)，速度為3.2%/s(每秒3.2%的全行程)；受氣驅(qū)調(diào)節(jié)閥死區(qū)及動態(tài)響應(yīng)時間影響，調(diào)節(jié)閥可用調(diào)節(jié)開度范圍為2%～98%。

風(fēng)洞吹風(fēng)結(jié)果以2021060201和2021060301 2個典型車次進行描述，試驗條件為變總壓、變馬赫數(shù)。馬赫數(shù)調(diào)節(jié)方式為固定壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，攻角固定為0°(該風(fēng)洞目前僅安裝移測架)，流場穩(wěn)定后采用總壓探針移測架進行移測測試。圖7和圖8分別為20 kPa和60 kPa下變馬赫數(shù)測試結(jié)果(車次為2021060301)，圖9為100 kPa下變馬赫數(shù)測試結(jié)果(車次為2021060201)。在噴管運動過程中型面號保持為前一值，只有型面完全成型時，當(dāng)前型面號才會更新。

從圖7～9中可知，趨穩(wěn)后壓力控制精度優(yōu)于0.05%(圖中總壓虛線范圍)，試驗段馬赫數(shù)單點穩(wěn)態(tài)控制精度可優(yōu)于0.000 3(圖中馬赫數(shù)虛線范圍)。

由圖7～9中可知，當(dāng)壓縮機轉(zhuǎn)速一定時，柔壁型面擴開，馬赫數(shù)增大，總壓增大；型面收縮，馬赫數(shù)減小，總壓跟隨下降。當(dāng)壓比達到對應(yīng)的馬赫數(shù)時，馬赫數(shù)主要受型面影響，與轉(zhuǎn)速關(guān)系不大?？倝鹤冸A梯調(diào)節(jié)或者當(dāng)緩慢改變型面或壓縮機轉(zhuǎn)速時，總壓穩(wěn)定較快，超調(diào)較小；當(dāng)快速調(diào)節(jié)型面或大幅調(diào)整轉(zhuǎn)速時會帶來總壓較大幅度的變化(總壓會很快超出精度范圍，如圖中的各尖峰)。

圖7 20 kPa下流場參數(shù)測試結(jié)果 圖8 60 kPa下流場參數(shù)測試結(jié)果 圖9 100 kPa時流場參數(shù)測試結(jié)果

調(diào)節(jié)馬赫數(shù)時(轉(zhuǎn)速不變)，總壓和馬赫數(shù)的穩(wěn)定時間與馬赫數(shù)調(diào)節(jié)階梯幅度大小、柔壁型面行走時間等相關(guān)，平均來看，相鄰2個馬赫數(shù)之間總壓穩(wěn)定時間約20～30 s，馬赫數(shù)穩(wěn)定時間約25～35 s。

部分工況下試驗段馬赫數(shù)穩(wěn)定較慢(如圖7所示高馬赫數(shù))，主要原因是當(dāng)總壓到達控制精度后，靜壓仍緩慢下降，導(dǎo)致馬赫數(shù)穩(wěn)定存在滯后現(xiàn)象，該現(xiàn)象有可能由以下原因造成，一是該工況下靜壓很低(有時甚至低于1 kPa)，而靜壓傳感器絕對精度僅為12 Pa，測試精度存在一定偏差；二是在對應(yīng)工況下，試驗段入口側(cè)壁處可能存在持續(xù)膨脹加速過程，懷疑與風(fēng)洞壓比建立情況(負壓下壓縮機性能變化)或者負壓下噴管內(nèi)部流場變動有關(guān)。上述現(xiàn)象還有待進一步分析研究。

另外總壓理論上調(diào)節(jié)精度可以更高，因為風(fēng)洞用于精調(diào)的排/抽調(diào)節(jié)閥定位精度及分辨率離設(shè)計指標(biāo)有較大差距。

6 結(jié) 論

經(jīng)過試驗驗證可以得出以下結(jié)論：

1) 利用本文提出的連續(xù)式風(fēng)洞控制系統(tǒng)設(shè)計方法，能夠?qū)崿F(xiàn)流場指標(biāo)的精確控制，其中總壓穩(wěn)態(tài)控制精度可達0.05%(設(shè)計指標(biāo)增壓/增壓0.1%，負壓0.2%)，試驗段馬赫數(shù)穩(wěn)態(tài)精度優(yōu)于0.000 3，均達到國軍標(biāo)先進水平。

2) 本文可為其他連續(xù)式超聲速風(fēng)洞以及大型連續(xù)式超聲速風(fēng)洞的設(shè)計調(diào)試奠定基礎(chǔ)。

下一步將重點優(yōu)化試驗效率，包括優(yōu)化風(fēng)洞運行流程、優(yōu)化控制算法并進一步提高流場參數(shù)穩(wěn)定時間，并針對部分工況下馬赫數(shù)穩(wěn)定較慢的問題進行深入研究。