超级风洞FL-62风洞开始现场联合调试，真空系统助力加持

近日，被称为“国之重器”的我国最新超级风洞FL-62风洞再次传来好消息：该项目现已全面进入现场联合调试阶段，预计能够按期完成年度建设任务。正式交付使用指日可待。

1、何为风洞?

　　风洞可以以人工方式产生并控制气流，用来模拟飞行器实际飞行时周围的气流环境，是进行空气动力实验最有效、最常用的工具之一，是研制飞行器的关键地面试验设施。可以说，如果没有现今的风洞试验设备，就不可能研制出先进的航空飞行器。

FL-62风洞

　　据悉，超级风洞FL-62风洞位于辽宁省沈阳市沈北新区，容积约17000立方米，重约6620吨，俨然一座庞然大物，在全球都十分少见，具备常规测力、测压和进气道试验能力。它具有多个可更换试验段，可以最大程度地满足不同类型试验需求。该风洞是航空工业自主研制的我国第一座大型连续式跨声速风洞，实现了我国大尺寸风洞从暂冲式向连续式的跨越(与暂冲式风洞相比，连续式风洞可以具有更低速压试验能力，对进行颤振试验模型设计技术尤其有利)。风洞流场品质、试验数据质量、试验效率均处于国际先进行列。

FL-62风洞实验段

　　目前，FL-62风洞对于我国航空工业发展来说至关重要，是我国战机发展的必经之路。有分析认为，歼-20独特而又优异的鸭翼设计，做到了既不影响战机的隐身性又提高了机动性，正是数不清的风洞实验中技术数据积累的结果。就像我国航空工业官方说的那样：未来中国战机的样子由自己做主!

2、真空对风洞的贡献

　　值得一提的是，真空系统是风洞不可或缺的一部分。在连续式风洞中，真空系统是其重要的组成部分。连续式风洞可以在低于一个大气压状态下运行，其真空系统主要包括真空泵、换热器、消音器、缓冲容器等装置。

　　连续式风洞由轴流式压缩机进行驱动，气流沿风洞回流道循环流动。由于试验工况变化、风洞内温度变化、洞体泄漏等影响，风洞内的压力会产生波动，因此需要真空系统对压力进行实时控制。此外，真空系统还可以为风洞提供负压环境，进行飞行器高度环境模拟试验。

3、真空系统设计

　　根据风洞特点，真空系统亦有相应的设计指标。下图为某连续式风洞的真空系统设计方案图。系统由真空机组1、真空机组2、换热系统、消音系统、缓冲容器等构成。

真空系统设计方案图

　　①真空机组1：在试验过程中，用于维持风洞内的压力。

　　②真空机组2：在试验过程中，用于调节风洞内的压力。

　　③换热系统：风洞总温范围-40℃~90℃，在试验时，通过换热系统使流经真空泵的气体温度控制在其允许范围内。

　　④消音系统：真空系统利用真空泵出口的消音器，以及排气末端的消音塔控制噪声。

　　⑤缓冲容器：真空系统通过缓冲容器，降低真空泵抽气速率变化对风洞内压力波动的影响。

4、真空系统选泵分析

　　真空系统所需真空泵的抽速较大。常用的大抽速真空泵有：水环式真空泵、罗茨式真空泵、喷油螺杆式真空泵和无油螺杆式真空泵。

　　水环式真空泵抽速大，入口工作压力范围大。但是，水环式真空泵的运行控制和调试相对复杂，如出现问题，其维护、维修也较复杂。由于水环式真空泵几乎难以采用变频调速控制的方案，因此，水环式真空泵需要采用真空罐缓冲+压力控制阀门实现控制的目的。考虑到控制阀门的压比一般在1.5以上，因此效率进一步降低。

　　气冷罗茨式真空泵在入口压力15000Pa左右抽速衰减到0。尽管可以采用两级罗茨串联的形式，但是整机抽速受前级泵限制，抽速不高。同时，由于该类真空泵变频调节范围为50%~100%，不适宜变频调节。

　　喷油螺杆式真空泵具有较大的抽速，但是在入口压力为1个大气压至67500Pa的范围内，跑油率会增加，而风洞需要长期运行于该压力范围内。

　　无油螺杆式真空泵工作性能稳定，调控和调试简单，维护、维修简易，易实现变频调节，更适合于该风洞。

　　正是如此，对于该风洞，本文设计的真空系统(真空机组1和真空机组2)，均采用无油螺杆式真空泵，其优异的性能可以满足风洞负压试验时的要求。