近日，被稱為“國(guó)之重器”的我國(guó)最新超級(jí)風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞再次傳來(lái)好消息：該項(xiàng)目現(xiàn)已全面進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合調(diào)試階段，預(yù)計(jì)能夠按期完成年度建設(shè)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)周圍的氣流環(huán)境，是進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)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(yàn)設(shè)施。可以說(shuō)，如果沒(méi)有現(xiàn)今的風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備，就不可能研制出先進(jìn)的航空飛行器。

FL-62風(fēng)洞

　　據(jù)悉，超級(jí)風(fēng)洞FL-62風(fēng)洞位于遼寧省沈陽(yáng)市沈北新區(qū)，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(guī)測(cè)力、測(cè)壓和進(jìn)氣道試驗(yàn)?zāi)芰ΑＫ�具有多個(gè)可更換試驗(yàn)段，可以最大程度地滿足不同類型試驗(yàn)需求。該風(fēng)洞是航空工業(yè)自主研制的我國(guó)第一座大型連續(xù)式跨聲速風(fēng)洞，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大尺寸風(fēng)洞從暫沖式向連續(xù)式的跨越(與暫沖式風(fēng)洞相比，連續(xù)式風(fēng)洞可以具有更低速壓試驗(yàn)?zāi)芰�，�?duì)進(jìn)行顫振試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)技術(shù)尤其有利)。風(fēng)洞流場(chǎng)品質(zhì)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量、試驗(yàn)效率均處于國(guó)際先進(jìn)行列。

FL-62風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段

　　目前，F(xiàn)L-62風(fēng)洞對(duì)于我國(guó)航空工業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，是我國(guó)戰(zhàn)機(jī)發(fā)展的必經(jīng)之路。有分析認(rèn)為，殲-20獨(dú)特而又優(yōu)異的鴨翼設(shè)計(jì)，做到了既不影響戰(zhàn)機(jī)的隱身性又提高了機(jī)動(dòng)性，正是數(shù)不清的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中技術(shù)數(shù)據(jù)積累的結(jié)果。就像我國(guó)航空工業(yè)官方說(shuō)的那樣：未來(lái)中國(guó)戰(zhàn)機(jī)的樣子由自己做主!

2、真空對(duì)風(fēng)洞的貢獻(xiàn)

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

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

3、真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)風(fēng)洞特點(diǎn)，真空系統(tǒng)亦有相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。下圖為某連續(xù)式風(fēng)洞的真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖。系統(tǒng)由真空機(jī)組1、真空機(jī)組2、換熱系統(tǒng)、消音系統(tǒng)、緩沖容器等構(gòu)成。

真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖

　　①真空機(jī)組1：在試驗(yàn)過(guò)程中，用于維持風(fēng)洞內(nèi)的壓力。

　�、谡婵諜C(jī)組2：在試驗(yàn)過(guò)程中，用于調(diào)節(jié)風(fēng)洞內(nèi)的壓力。

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

　�、芟�音系統(tǒng)：真空系統(tǒng)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(tǒng)通過(guò)緩沖容器，降低真空泵抽氣速率變化對(duì)風(fēng)洞內(nèi)壓力波動(dòng)的影響。

4、真空系統(tǒng)選泵分析

　　真空系統(tǒng)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(yùn)行控制和調(diào)試相對(duì)復(fù)雜，如出現(xiàn)問(wèn)題，其維護(hù)、維修也較復(fù)雜。由于水環(huán)式真空泵幾乎難以采用變頻調(diào)速控制的方案，因此，水環(huán)式真空泵需要采用真空罐緩沖+壓力控制閥門實(shí)現(xiàn)控制的目的�？紤]到控制閥門的壓比一般在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(jí)羅茨串聯(lián)的形式，但是整機(jī)抽速受前級(jí)泵限制，抽速不高。同時(shí)，由于該類真空泵變頻調(diào)節(jié)范圍為50%~100%，不適宜變頻調(diào)節(jié)。

　　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(nèi)，跑油率會(huì)增加，而風(fēng)洞需要長(zhǎng)期運(yùn)行于該壓力范圍內(nèi)。

　　無(wú)油螺桿式真空泵工作性能穩(wěn)定，調(diào)控和調(diào)試簡(jiǎn)單，維護(hù)、維修簡(jiǎn)易，易實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)，更適合于該風(fēng)洞。

　　正是如此，對(duì)于該風(fēng)洞，本文設(shè)計(jì)的真空系統(tǒng)(真空機(jī)組1和真空機(jī)組2)，均采用無(wú)油螺桿式真空泵，其優(yōu)異的性能可以滿足風(fēng)洞負(fù)壓試驗(yàn)時(shí)的要求。