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弹道靶示意图

  气动实验模型在静止气体中自由飞行的空气动力学地面实验设备,由靶室、模型发射器和测试仪器组成(见图)。靶室是一密封系统,可加压,作高雷诺数实验;也可抽空以模拟80千米高度下的地球大气环境;还可控制靶室内的气体成分,以模拟其他星球的环境。模型由发射器加速到所需的速度后进入靶室,在惯性力和空气动力作用下飞行。沿模型飞行方向设置阴影照相和计时系统,以测定模型飞经各测量站的空间坐标和所对应的时间,用以求解描述模型运动的飞行力学方程组,得出模型的气动力参数,其中,以阻力系数、恢复力矩系数和阻尼导数的测量精度较高。20世纪70年代的道靶模型发射器能把底部直径25毫米的圆锥气动实验模型加速到 7.3千米/秒的出口速度。弹道靶能同时模拟飞行器在稠密大气中飞行的高雷诺数、高马赫数、高值的气体动力学环境。弹道靶还用于研究高速飞行体流场的高温气体辐射特性、电磁波特性、边界层尾流特性,以及再入飞行器热防护材料的烧蚀情况。例如,用碳基、硅基材料制成的模型以6千米/秒速度在300米长靶室内飞行,其驻点烧蚀后退量可达0.5~1.5毫米。20世纪60年代末,激光技术的发展,使模型外观变化的动态测量误差小于0.05毫米,从而使弹道靶中的热防护材料烧蚀实验得以实现。70年代初,弹道靶又被用于进行尘埃场、雨场、冰场、雪场中侵蚀和烧蚀相互影响的实验。弹道靶用于烧蚀、侵蚀实验时,可以从发射器出口开始安装轨道,以限制模型侧向运动,这样,就使对照相机物距和景深的要求降低,从而得到更高的测量精度。安装轨道还便于布置侵蚀场和在轨道末端安装回收系统回收模型进行分析。弹道靶还可以和激波风洞(见风洞)组合使用,称为逆向流设备。它通过同步控制,在激波风洞流场建立的瞬时,使弹道靶模型刚好在此流场中逆气流飞行,并完成数据的采集。这种设备的马赫数比单用激波风洞或弹道靶的马赫数高得多。

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