本發(fā)明公開的一種靜壓探針校準用超音速試驗器，屬于超音速靜壓探針校準領(lǐng)域。本發(fā)明包括超音速噴管、試驗段、排氣段和標準靜壓探針；試驗段進氣口口部與超音速噴管出氣口相適配，試驗段出氣口與排氣段進氣口相適配；超音速噴管與試驗段固定密封連接，試驗段與排氣段固定密封連接，標準靜壓探針和被校靜壓探針分別插入試驗段上下兩側(cè)的對稱孔，探針與試驗段在插入孔處固定密封。本發(fā)明還公開超音速噴管優(yōu)選實現(xiàn)方法。本發(fā)明提供一種在超音速氣流環(huán)境下對靜壓探針開展校準工作的試驗器，用于獲得靜壓探針的靜壓系數(shù)，測試探針對氣流偏轉(zhuǎn)角度的不敏感性，用來提高實際使用中測試數(shù)據(jù)的可信度和測量準確性。

1.一種靜壓探針校準用超音速試驗器，其特征在于：包括超音速噴管(1)、試驗段(2)、排氣段(3)和標準靜壓探針(6)；所述的試驗段(2)進氣口口部與超音速噴管(1)出氣口相適配，試驗段(2)出氣口與排氣段(3)進氣口相適配，在試驗段(2)中部上下兩側(cè)分別對稱開有用于標準靜壓探針(6)和被校靜壓探針(7)插入的孔；為便于描述，所述的標準靜壓探針(6)和被校靜壓探針(7)統(tǒng)稱探針；超音速噴管(1)與試驗段(2)固定密封連接，試驗段(2)與排氣段(3)固定密封連接，標準靜壓探針(6)和被校靜壓探針(7)分別插入試驗段(2)上下兩側(cè)的對稱孔，探針與試驗段(2)在插入孔處固定密封；為實現(xiàn)測量探針對氣流偏轉(zhuǎn)角度的不敏感性，增加探針裝卡裝置(4)和橋型支架(5)，還需在試驗段(2)的插入孔處增加動密封結(jié)構(gòu)；所述的探針裝卡裝置(4)用于實現(xiàn)探針裝卡及角度變換，為二自由度位移機構(gòu)；探針裝卡裝置(4)通過橋型支架(5)保證與試驗段(2)的相對位置；所述的試驗段(2)包括試驗段主體(2.1)和動密封結(jié)構(gòu)(2.2)；所述的動密封結(jié)構(gòu)(2.2)用于實現(xiàn)探針旋轉(zhuǎn)及密封；所述的動密封結(jié)構(gòu)(2.2)包括壓緊螺母(2.2.1)、壓套(2.2.3)、橡膠密封圈(2.2.3)、塑料密封圈(2.2.4)、法蘭(2.2.5)；法蘭(2.2.5)與試驗段主體(2.1)固定密封，探針插入法蘭(2.2.5)上的孔，塑料密封圈(2.2.4)、橡膠密封圈(2.2.3)、壓套(2.2.3)、壓緊螺母(2.2.1)依次套在探針上，通過壓緊螺母(2.2.1)壓緊。2.如權(quán)利要求1所述的一種靜壓探針校準用超音速試驗器，其特征在于：為實時監(jiān)測試驗段(2)軸向氣流速度，在試驗段主體(2.1)上沿軸向方向等間距布置靜壓測孔(2.1.1)。3.如權(quán)利要求2所述的一種靜壓探針校準用超音速試驗器，其特征在于：在超音速氣流中測量靜壓時，探針的探頭前方要產(chǎn)生激波，為了減少誤差，采用尖錐形式的探頭，并且限制頂角不超過10°，以便保證在馬赫數(shù)工作范圍內(nèi)激波依附于探頭頂端，呈斜激波形式；氣流經(jīng)過激波時受壓縮使靜壓升高，隨后經(jīng)過探頭肩部時，氣流膨脹使靜壓降低，在氣流對靜壓的影響相互抵消處設(shè)置探針的測壓孔。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種靜壓探針校準用超音速試驗器，其特征在于：所述的超音速噴管(1)選如下方法實現(xiàn)：為獲得超音速氣流，采用收縮-擴張的超音速噴管(1)，氣流經(jīng)超音速噴管(1)后變?yōu)槌羲伲谠囼灦?2)的位置得到滿足預(yù)設(shè)氣流馬赫數(shù)和品質(zhì)要求的流場；超音速噴管(1)采用特征線法設(shè)計，特征線法設(shè)計基本原理是：在超聲速流場中，順平面的氣流遇到內(nèi)彎的折角將產(chǎn)生壓縮波，遇到外彎的折角將產(chǎn)生膨脹波；按照極限概念，能夠把噴管分割成無限多個短的折線段，每兩個相鄰的線段之間有一個無限小折角；在初始段，因每個折角都是向外彎的，所以折角處產(chǎn)生無限微弱的膨脹波；而在終止段，每個折角都是向內(nèi)彎的，因此在折角處產(chǎn)生一個無限微弱的壓縮波；如果在初始段處是勻直的超聲氣流，則設(shè)計終止段曲線，以使初始段所產(chǎn)生的膨脹波全部被終止段產(chǎn)生的壓縮波抵消，則在噴管出口獲得均勻的超聲速流場；但特征線方法不適用于亞聲速情況，設(shè)計只能從喉道的聲速流開始；利用特征線法設(shè)計能夠獲得理想馬赫數(shù)的超音速噴管(1)；典型的超音速噴管(1)分為收縮段、初始段和擴張段三部分；超音速噴管(1)要求到達喉部的音速流必須是均勻的；如果穩(wěn)定段來流是均勻的，只要有一條光滑連續(xù)而又漸變的收縮曲線就能基本滿足要求；收縮段采用維托辛斯基曲線公式進行設(shè)計，當收縮段入口、喉部尺寸以及收縮段長度給定后，維托辛斯基曲線形狀即已確定，通過移軸的方式控制曲線形狀；維托辛斯基公式為： 式中，r—收縮段曲線半徑；r₁—收縮段曲線起始點半徑；r₀—收縮段曲線結(jié)束點半徑； l—收縮段曲線長度；x—離收縮段曲線起始點的距離；初始段和終止段都屬于噴管擴張段，定義擴張段曲線為ABC擴張型線，在B點處有最大的斜率，B稱為轉(zhuǎn)折點，轉(zhuǎn)折點B以前的曲線稱初始段，以后的曲線為終止段；A點為噴管擴張段曲線的起始點，C點為終止點；初始段曲線的設(shè)計是為了把喉部的音速來流變成轉(zhuǎn)折點處的源流，流動源點位于噴管軸線上，以源點O’為中心，通過BB’圓弧上有相同的馬赫數(shù)，且氣流方向沿半徑方向；采用Foelsch方法進行設(shè)計初始段；氣流經(jīng)過初始段后在末端BB’線上形成均勻源流，經(jīng)驗表明，在喉部與轉(zhuǎn)折點之間用解析曲線，使能夠在轉(zhuǎn)折點得到近似的源流；Foelsch方法需要先確定轉(zhuǎn)折點B，縱向位置與選擇的最大膨脹角β_B有關(guān)，同時與噴管出口馬赫數(shù)有關(guān)，在Ma＜5時，F(xiàn)oelsch采用： 式中：ν₁—設(shè)計馬赫數(shù)的普朗特-邁耶角，查表得；y*—喉部半徑；h—噴管出口半徑；轉(zhuǎn)折點B的坐標x_B、y_B根據(jù)下式計算得到： y_B＝r_Bsinβ_Br_B通過源流區(qū)控制方程確定，即： 式中：σ——對于軸對稱噴管σ＝1，二維噴管σ＝0；Ma_B——B點處馬赫數(shù)；γ——氣體比熱容比，空氣為1.4，燃氣為1.33；Ma_B由對應(yīng)普朗特-邁耶角ν_B查表得，ν_B依照下式求得： 為保證在轉(zhuǎn)折點處滿足源流條件，采用經(jīng)驗曲線方程如下： 噴管初始段曲線的設(shè)計用于保證氣流達到轉(zhuǎn)折點B處已形成完全的源流，則終止段曲線BC的設(shè)計在于把所述的超聲速源流轉(zhuǎn)變成需要的均勻的平行于軸線的流動；為了要在噴口出口得到具有預(yù)設(shè)馬赫數(shù)且平行于風洞軸線的均勻流，BC段壁面必須要消除每一條達到其上的膨脹波，使其不反射；根據(jù)極限的概念，把BC、線分割為無限多個無限短的折線段，每個折角產(chǎn)生的都是無限微弱的壓縮波；在超聲速流場中，一切微弱擾動都是沿馬赫線傳播的，微弱波也是一條馬赫線；在超聲速流動中，特征線與馬赫線處處重合，故特征線就是馬赫線；由B點發(fā)出的右行特征線與噴管軸線交于E，顯然BC段曲線的影響只能在BE線的下游，在BEB’B區(qū)域內(nèi)流動仍然是源流，當然BE線不是直線；在源流區(qū)，根據(jù)面積比關(guān)系有： 對于M點的氣流，再轉(zhuǎn)折β角后，變?yōu)槠叫杏陲L洞軸，并且達到試驗段(2)馬赫數(shù)的均勻氣流；由于β在0≤β≤β_B的范圍內(nèi)變化，給定β就可以得到ν，BE線上相應(yīng)的馬赫數(shù)和r也就確定，因而BE線上的每一點都是確定的；至此，完成所述的超音速噴管(1)內(nèi)壁面曲線設(shè)計。