升级使AEDC 16英尺超音速风洞喷嘴复活

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一系列千斤顶,如此处所示,2020年9月25日,与田纳西州阿诺德空军基地的阿诺德工程开发中心16英尺超音速隧道的喷嘴的气室侧接合。其中有100多个由新电动机独立驱动作为一个系统来塑造所需的喷嘴轮廓。 (空军摄影:Deidre Moon)
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一项耗资1300万美元的项目将为田纳西州阿诺德空军基地的阿诺德工程开发综合体16英尺超音速风洞或16S升级喷嘴驱动电机,该工程已于10月初完成。

虽然上一次在16S进行的客户测试于1997年完成,但经过四年的恢复和现代化改造后,今年冬天这个活跃的测试台有望重新投资6,000万美元。

“实现这一目标的关键努力之一就是成功完成喷嘴驱动电机的安装,” 16S项目未来能力计划经理Tyler McCamey说。 “喷嘴是操作任何风洞测试设备所需的主要功能之一。”

升级喷嘴的合同于2018年1月签订,阿诺德(Arnold)推进风洞(PWT)团队的成员现在终于可以结束本章。

PWT电气系统工程师Will Layne说:“必须在108个千斤顶上安装108台新电动机,这些千斤顶才能移动柔性喷嘴。” “两侧各有54台电动机-顶部插孔上有27台电动机,底部插孔上有27台电动机。结帐过程非常复杂。”

PWT仪器仪表,数据和控制工程师Davy Ruehling认为该项目有时会很困难。

负责对位于田纳西州阿诺德空军基地的阿诺德工程开发综合体16英尺超音速风洞喷嘴进行反应的团队站在2020年9月25日的测试室喷嘴中。该喷嘴自测试以来一直未运行1997年至今活跃。 (空军摄影:Deidre Moon)

鲁林说:“我们正在使用的许多设备是1950年代后期安装的原始电动机的驱动力。” “虽然他们以前无法得知转动滚珠丝杠所需的扭矩,但没有感觉到手动曲柄会产生的后退,我们现在可以在屏幕上控制和查看更多数据。”

这些马达使喷嘴弯曲以产生16S的超音速。

喷嘴壁高16英尺,长100英尺,由一英寸厚的钢制成。它们最初旨在提供可变的马赫数流。

“要做到这一点,必须能够将喷嘴壁重塑成不同的数学轮廓,”麦卡米说。 “这就像一个巨大的机器人变压器,可以变形以提供正确的压缩和膨胀空气以产生超音速流。对于这些速度而言,它是世界上最大的隧道,对于要测试高达3.7马赫的程序来说,它成为重要的国家资产。”

以前,16S的最大技术挑战之一是使喷嘴弯曲并有效地实现所需的形状。

McCamey说:“尽管设计时采用了最先进的技术,但喷嘴使用液压马达进行移动,而卷盘却使用今天的标准,使用一台古老的控制计算机来测量千分之一英寸内的距离。” “技术挑战之一是确定可在隧道内温度和部分真空的恶劣环境下生存并适合其非设计空间的替代电动机。”

外部机械师Todd Robison(顶部和Troy Jernigan)在2020年9月25日在Arnold空军基地检查了一个阿诺德工程开发中心 16英尺超音速风洞的喷嘴气室侧千斤顶之一的滚珠丝杠, Tenn。这些千斤顶由喷嘴电机驱动到精确的位置,以设置正确的轮廓,以在喷嘴的空气侧产生超音速流动。 (空军摄影:Deidre Moon)

Layne补充说,现在的目标是在比以前更高的温度下运行隧道,该项目的一部分包括安装冷却器系统。

他说:“旧的液压动力管道已被改用于现在的新电动机的冷却管道。”

16S团队的另一个挑战是学习如何使喷嘴移动,以使金属壁不会过分受力。从计算技术的角度来看,从1980年代起,使100多个电动机同时与中央控制计算机进行接口是一项重大的技术挑战。尽管计划将其作为后续项目的一部分进行替换,但仍将使用同一台计算机来重新启动该设施。

麦卡米说:“该项目是在已有70年历史的硬件之上铺设新技术的一项工作,该硬件仍然能够为最先进的航空技术提供测试条件。” “在调试阶段,团队见证了该设施有史以来最高效,最可靠的喷嘴移动。 AEDC的示范表明,我们可以通过明智地利用对历史投资的升级来保持我们的资产处于最前沿。”
 
 
 

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