CN107515053B - 一种气动热检测装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动热检测装置及其制造方法，包括：在测温量块的下端面形成有镍合金过渡层；隔热环套设于测温量块的外壁上部；加紧套套设于测温量块的外壁下部；空心螺钉设置于测温量块的下方，加紧套的外锥面压在空心螺钉上端的端面内锥面孔；外套的上部套设于隔热环的外壁，外套下部的外螺纹与空心螺钉上部的外螺纹连接，外套上部通过锁紧螺钉锁紧在测温量块上；隔热垫设置于空心螺钉的直孔区域，隔热垫的一面与测温量块的下端面和加紧套的下端面接触；第一胶层形成在隔热垫的另一面；热电偶丝的第一端固定连接于镍合金过渡层。本发明通过测温量块上以镍合金过渡层作为热电偶丝与测温量块之间的过渡，达到可靠连接热电偶丝与测温量块。

Description

一种气动热检测装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及检测设备领域，尤其涉及一种气动热检测装置及其制造方法。

背景技术

现代战争对飞行器高速、高精度、高机动性的作战性能要求，引发世界各国竞相开展高超声速飞行器的研制工作。随着高超声速飞行器设计飞行速度的大幅度提高，由气动加热产生的高温热环境变得越来越严酷。资料显示，以6个马赫数飞行的高超声速飞行器，机体、机翼、垂尾等大部分区域的温度在750℃～1000℃之间。高速飞行时严重的气动加热所产生的高温，会显著降低高超声速飞行器材料的强度极限和飞行器结构的承载能力，使结构产生热变形，破坏部件的气动外形并影响飞行器结构的安全性能。为保证高速飞行器的安全，确认飞行器的材料和结构是否能经得起高速飞行时所产生的热冲击及高温热应力破坏，须对高超声速飞行器的材料和结构进行气动模拟试验与热强度试验。

现有技术中缺少对高超声速飞行器的材料和结构进行气动模拟试验与热强度试验的专业检测装置，因此，缺少对高超声速飞行器的准确、可靠的气动热数据。

发明内容

本发明实施例通过提供一种气动热检测装置及其制造方法，解决了现有技术缺少对高超声速飞行器的准确、可靠的气动热数据。

第一方面，本发明实施例提供一种气动热检测装置，包括：

测温量块，在所述测温量块的下端面形成有镍合金过渡层；

隔热环，套设于所述测温量块的外壁上部；

加紧套，套设于所述测温量块的外壁下部，所述加紧套的上端面与所述隔热环的下端面平齐，所述加紧套的下端面与所述测温量块的下端面平齐；

空心螺钉，设置于所述测温量块的下方，其中，所述加紧套的外锥面压在所述空心螺钉上端的端面内锥面孔；

外套，所述外套的上部套设于所述隔热环的外壁，所述外套的下部形成有内螺纹孔，所述外套下部的外螺纹与所述空心螺钉上部的外螺纹连接，所述外套上部通过锁紧螺钉锁紧在所述测温量块上；

隔热垫，设置于所述空心螺钉的直孔区域，所述隔热垫的一面与所述测温量块的下端面和所述加紧套的下端面接触，所述空心螺钉的直孔区域与所述端面内锥面孔连通；

第一胶层，形成在所述隔热垫的另一面；

后盖，盖在所述空心螺钉的下端面，并且所述后盖的内螺纹与所述空心螺钉下部的外螺纹连接，所述后盖的上端面压在所述外套的下端面；

热电偶丝，第一端固定连接于所述镍合金过渡层，第二端穿过所述隔热垫、所述第一胶层和所述后盖并延伸出外部测量段。

可选的，在所述测温量块的下端面形成有下陷凹槽，所述镍合金过渡层具体形成于所述下陷凹槽并与所述测温量块的下端面平齐；

所述热电偶丝具体为第一端形成有熔球的K型热电偶，所述K型热电偶通过所述熔球焊接在所述镍合金过渡层上。

可选的，所述测温量块具体的材质具体为无氧铜柱。

可选的，所述下陷凹槽的直径为4～5mm、深度为0.1～0.2mm；

所述镍合金过渡层的厚度为0.1～0.2mm，所述镍合金过渡层的表面与所述无氧铜柱的下端面平齐。

可选的，所述加紧套具体为无碱玻璃布制成的圆台形加紧套，在所述圆台形加紧套上具有沿着轴向延伸的贯穿缺口；

其中，所述圆台形加紧套的小端面与所述测温量块的下端面平齐，所述圆台形加紧套的大端面与所述隔热环的下端面接触，圆台形加紧套的内孔尺寸与所述测温量块的外径相同。

可选的，所述空心螺钉的直孔区域的下部形成有在直径方向延伸至所述空心螺钉的下端面的槽口。

可选的，所述后盖具体为无碱玻璃布后盖，所述无碱玻璃布后盖的盖底上开有过孔，所述热电偶丝通过所述过孔穿过所述无碱玻璃布后盖，所述过孔中形成有第二胶层；

所述无碱玻璃布后盖的盖底形成有压片安装螺纹孔，通过压片穿过所述压片安装螺纹孔，以压紧所述热电偶丝的外部测量段在所述后盖的盖底。

第二方面，本发明实施例提供一种气动热检测装置制造方法，包括如下步骤：

S1、采用无氧铜棒加工出测温量块毛坯之后，在所述测温量块毛坯的下端面加工出下陷凹槽，在所述下陷凹槽中形成镍合金过渡层，以得到测温量块，将热电偶丝的第一端焊接在所述测温量块的镍合金过渡层上，以形成连接有所述热电偶丝的测温量块；

S2：采用T1纯铜制成外套毛坯，在所述外套毛坯的上部从上至下依次加工出均与所述外套同轴的圆孔、内圆弧锥孔和圆弧孔，在所述外套毛坯的下部加工出内螺纹孔和外螺纹，在所述外套毛坯的上部加工出沿着径向的至少一个螺钉安装螺纹孔，以形成外套；

S3：采用无碱玻璃布制成加紧套毛坯，在所述加紧套毛坯上加工出外锥面以及与所述外锥面的大端相接的外圆部，加工出与所述测温量块的外径相同的内孔以及沿着轴向延伸的贯穿缺口，以形成加紧套；

S4：采用T1纯铜制成空心螺钉毛坯，在所述空心螺钉毛坯的上部加工出与所述外套的内螺纹孔配合的外螺纹、在所述空心螺钉毛坯的下端面形成有在直径方向延伸的槽口、在所述空心螺钉毛坯的上端加工出与所述加紧套的外锥面配合的端面内锥面孔、以及在所述空心螺钉毛坯的下部加工出外螺纹，以形成空心螺钉；

S5：采用无碱玻璃布制成后盖毛坯：在所述后盖毛坯加工出与所述空心螺钉下部的外螺纹配合的内螺纹孔，在所述后盖毛坯的盖底加工出用于热电偶丝通过的过孔，以及用于安装压片的压片安装螺纹孔，以形成后盖；

S6：将所述测温量块的下端插入所述加紧套中，在所述测温量块的下部外壁套上隔热环，所述隔热环与所述测温量块的上端面平齐，所述加紧套的小端面与所述测温量块的下端面平齐；

S7：将所述外套套设于所述加紧套和所述隔热环之外，安装锁紧螺钉至所述外套的螺钉安装螺纹孔中，以使所述锁紧螺钉的尖部接触所述隔热环；

S8：将所述空心螺钉上部的外螺纹旋入所述外套的内螺纹孔，以使所述空心螺钉上端的端部内锥面与所述加紧套的外锥面接触；

S9：将所述锁紧螺钉旋入达到第一预紧力矩；

S10：在所述空心螺钉的槽口施加旋转力矩，以使所述空心螺钉上端的端部内锥面压紧所述加紧套的外锥面达到第二预紧力矩；

S11：在所述空心螺钉的直孔区域塞入隔热垫，使所述隔热垫的一面与所述测温量块的下端面接触，所述热电偶丝的第二端穿过所述隔热垫上的圆孔；

S12：在所述隔热垫的另一面涂覆D03胶，以形成第一胶层；

S13：所述热电偶丝的第二端穿过所述空心螺钉的槽口、所述后盖的过孔并延伸出外部测量段，所述后盖的内螺纹与所述空心螺钉下部的外螺纹连接固定；

S14：在所述后盖的过孔中涂覆D03胶，以形成第二胶层；

S15：通过压片穿过在所述后盖上的压片安装螺纹孔，以压紧所述热电偶丝的外部测量段在所述后盖的盖底。

可选的，在所述下陷凹槽中形成厚度为0.1～0.2mm的镍合金过渡层的步骤，具体为：

通过所述钨极氩弧的焊接电流30～40A对准所述下陷凹槽预热3～4S之后，将直径为0.8～1.2mm的纯镍焊丝送入电弧中心进行熔化，在所述纯镍焊丝熔化2～3滴后移开所述纯镍焊丝；

通过所述钨极氩弧以焊接电流30～40A继续加热2～3S，以使熔滴铺满所述下陷凹槽并与所述测温量块的下陷凹槽底部形成冶金结合，以形成镍合金过渡层；

加工所述镍合金过渡层至剩余厚度为0.1～0.2mm。

可选的，在所述将热电偶丝的第一端焊接在所述测温量块的镍合金过渡层上的步骤中，具体为：

将热电偶原材料的第一端露出两根金属丝段，将露出的两根金属丝段的前端打结，并将打结位置在钨极氩弧焊的电弧边缘形成所述热电偶丝的熔球；

通过储能电焊机焊接所述热电偶丝的熔球在所述镍合金过渡层上，其中，所述储能电焊机的工作参数为：储能电容容量C＝5000～10000μF，充电电压U＝30～60V，电极压力P＝20～40N。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过将热电偶丝作为测温传感器，通过测温量块上以镍合金过渡层作为热电偶丝与测温量块之间的过渡，达到可靠连接热电偶丝与测温量块，避免了采用螺钉压接热电偶丝造成系统测温不灵敏度等问题，从而可为航空、航天飞行器的气动外形和制造材料是否能经得起高速飞行时所产生的热冲击及高温热应力破坏提供准确的气动热数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的气动热检测装置的结构示意图。

图2为图1中的测温量块上焊接热电偶丝的示意图；

图3为图1中外套的结构示意图；

图4为图1中外套上安装锁紧螺钉的结构示意图；

图5为图1中加紧套的结构示意图；

图6为图1中空心螺钉的结构示意图；

图7为后盖的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种气动热检测装置及其制造方法，解决了现有技术缺少对高超声速飞行器的准确、可靠的气动热数据的技术问题，总体思路为：

在测温量块的下端面形成有镍合金过渡层，热电偶丝的第一端固定连接于镍合金过渡层，热电偶丝的第二端穿过隔热垫、第一胶层和后盖并延伸出外部测量段。通过测温量块上以镍合金过渡层作为热电偶丝与测温量块之间的过渡，达到可靠连接热电偶丝与测温量块。

参考图1～图7所示，本发明实施例提供的一种气动热检测装置，包括：测温量块1、热电偶丝2、外套3、隔热环4、加紧套5、隔热垫6、第一胶层7、空心螺钉8、锁紧螺钉9、后盖10。

在测温量块1的下端面形成有镍合金过渡层1-1，隔热环4套设于测温量块1的外壁上部；加紧套5套设于测温量块1的外壁下部，加紧套5的上端面与隔热环4的下端面平齐，加紧套5的下端面与测温量块1的下端面平齐；空心螺钉8设置于测温量块1的下方，其中，加紧套5的外锥面压在空心螺钉8上端的端面内锥面孔8-3；外套3的下部套设于隔热环4的外壁，外套3的下部形成有内螺纹孔3-4，外套3下部的内螺纹3-4与空心螺钉8上部的外螺纹8-1连接，外套3的上部通过锁紧螺钉9锁紧在测温量块1上；隔热垫6设置于空心螺钉8的直孔区域8-5，隔热垫6的一面与测温量块1的下端面和加紧套5的下端面接触，空心螺钉8的直孔区域8-5与端面内锥面孔8-3连通；第一胶层7形成在隔热垫6的另一面；后盖10盖在空心螺钉8的下端面，并且后盖10的内螺纹10-1与空心螺钉8下部的外螺纹8-4连接，后盖10的上端面压在外套3的下端面；热电偶丝2的第一端固定连接于镍合金过渡层1-1，热电偶丝2的第二端穿过隔热垫6、第一胶层7和后盖10并延伸出外部测量段2-1。

参考图2所示，在测温量块1的下端面形成有下陷凹槽，镍合金过渡层1-1具体形成于下陷凹槽中并与测温量块1的下端面平齐，热电偶丝2具体为第一端形成有熔球的K型热电偶，K型热电偶通过熔球焊接在镍合金过渡层1-1上。

在本实施例中，测温量块1具体为无氧铜柱，由于无氧铜柱的热导率高、电阻率低，因此测温量块1使用无氧铜柱，保证气动热数据的准确性。具体的，测温量块1为采用无氧铜棒为原材料，通过车加工制作而成的无氧铜柱。

具体的，下陷凹槽的直径为4～5mm、深度为0.1～0.2mm，镍合金过渡层1-1熔覆在下陷凹槽中，在测温铜柱量1的下陷凹槽中熔覆并加工至尺寸后的镍合金过渡层1-1的厚度为0.1～0.2mm。

在具体实施过程中，测温量块1上的下陷凹槽可以形成在测温量块1的下端面的中心位置。

具体的，采用钨极氩弧焊工艺将纯镍焊丝熔覆至测温铜柱量块1下端面的下陷凹槽内以与下陷凹槽底部形成镍合金，加工后至厚度为0.1～0.2mm形成了最终的镍合金过渡层1-1。在具体实施过程中，所用纯镍焊丝的直径可以为0.8～1.2mm。

热电偶丝2具体为第一端形成有熔球的K型热电偶，K型热电偶通过熔球焊接在镍合金过渡层1-1上。

外套3的材质具体为T1纯铜材料。参考图3所示，在外套3的顶部从上至下依次形成有与外套3同轴的圆孔3-1、孔壁与外套3的轴线成一定角度且与外套3同轴的内圆弧锥孔3-2、以及与外套3同轴的圆弧孔3-3。具体的，圆孔3-1、内圆弧锥孔3-2和圆弧孔3-3连通。内圆弧锥孔3-2和圆弧孔3-3组成的孔内形与隔热垫6的外形一致，从而隔热垫6与外套3之间紧密贴合。

如图4所示的，外套3的上部形成有多个用于安装锁紧螺钉9的螺钉安装螺纹孔3-6,螺钉安装螺纹孔3-6沿着外套3的直径方向，螺钉安装螺纹孔3-6的孔中心距外套3的上端面2～3mm。通过穿过螺钉安装螺纹孔3-6的锁紧螺钉9，以隔着隔热环4抵在测温量块1上，从而相对于外套3固定测温量块1。

在一具体实施例中，分布有三个环向呈120°分布的螺钉安装螺纹孔3-6，通过3个锁紧螺钉9对应穿过3个螺钉安装螺纹孔3-6，从而相对于外套3固定的测温量块1同轴。

外套3下部形成的内螺纹孔3-4与外套3同轴、外套3下部形成的外螺纹3-5与外套3同轴，外套3的内螺纹孔3-4用于与空心螺钉8之间螺纹连接。

具体的，隔热环4为气凝胶隔热环，从而提高了气动热检测装置的可靠性。

参考图5所示，加紧套5具体为无碱玻璃布制成的具有沿着轴向延伸的贯穿缺口5-4的圆台形加紧套5。其中，圆台形加紧套5的小端面与测温量块1的下端面平齐，圆台形加紧套5的大端面与隔热环4的下端面接触，圆台形加紧套5的内孔尺寸与测温量块1的外径相同，从而圆台形加紧套5对测温量块1产生加紧作用力。圆台形加紧套5具有35°的外锥面5-2、以及与外锥面5-2的大端面连接的外圆部5-3；贯穿缺口5-4使得该圆台形加紧套5具有伸缩功能，在圆台形加紧套5的外锥面5-2受外力的情况下收缩。贯穿缺口5-4的宽度可以在1mm。

具体的，空心螺钉8的形状参考图6所示，空心螺钉8的直孔区域8-5的下部形成有在直径方向延伸至空心螺钉8的下端面的槽口8-2，用于空心螺钉8安装时对空心螺钉8旋转施力。空心螺钉8上的槽口8-2宽2mm。

空心螺钉8采用T1纯铜材料制造，空心螺钉8上部的外圆加工有外螺纹8-1，与外套3上的内螺纹孔3-4配合；空心螺钉8上端的端面内锥面孔8-3可以为70°，用于与加紧套5上的外锥面5-2配合，从而空心螺钉8上端的端面内锥面孔8-3挤压加紧套5的外锥面5-2，以使加紧套5发生环向收缩压，进而使得贯穿缺口5-4缩小，以夹紧测温量块1。空心螺钉8下部加工出的外螺纹8-4用于与后盖10配合。

具体的，隔热垫6的厚度为5～6mm。在隔热垫6的中心开有用于热电偶丝2穿过的圆孔。在具体实施过程中，隔热垫6上所开圆孔的直径与热电偶丝2的直径适配，比如，可以为2mm。隔热垫6具体为气凝胶隔热垫6，塞入空心螺钉8的直孔区域8-5中并与测温量块1的下端面接触。

采用D03胶涂覆在隔热垫6的背离测温量块1的下端面的表面，形成厚度为3～4mm的第一胶层7；

在一实施例中，参考图7所示，后盖10具体为无碱玻璃布后盖10，在无碱玻璃布后盖10的底部开有过孔10-1，热电偶丝2的第二端通过过孔10-1穿过无碱玻璃布后盖10，过孔10-1中涂覆D03胶，形成有厚度为4～5mm的第二胶层12；无碱玻璃布后盖10的盖底形成有压片安装螺纹孔10-3，通过压片11穿过压片安装螺纹孔10-3，以压紧热电偶丝2的外部测量段2-1在无碱玻璃布后盖10的盖底。

具体的，热电偶丝2的第一端具有去除绝缘层的两个长为4～5mm的金属丝段，熔球具体为：金属丝段的前端1～2mm扭转、打结后，再将两个金属丝的打结位置送入钨极氩弧焊电弧边缘而形成。

下面，结合图1～图7所示，对本实施例提供的气动热检测装置制造过程进行描述：

S1、采用无氧铜棒加工出测温量块毛坯之后，在测温量块毛坯的下端面加工出下陷凹槽，在下陷凹槽中形成镍合金过渡层1-1，以得到测温量块1，将热电偶丝2的第一端焊接在测温量块1的镍合金过渡层1-1上，以形成连接有热电偶丝2的测温量块1。

具体的，在下陷凹槽中形成镍合金过渡层的步骤，具体为：

S101:通过钨极氩弧的焊接电流30～40A对准下陷凹槽预热3～4S之后，将直径为0.8～1.2mm的纯镍焊丝送入电弧中心进行熔化，在纯镍焊丝2～3滴后移开纯镍焊丝；

S102:通过钨极氩弧以焊接电流30～40A继续加热2～3S，以使熔滴铺满测温量块1的下陷凹槽，并与测温量块1的下陷凹槽底部形成冶金结合，以形成镍合金过渡层1-1；

S103:加工镍合金过渡层1-1至剩余厚度为0.1～0.2mm 1。

具体的，在将热电偶丝2的第一端焊接在测温量块1的镍合金过渡层1-1上的步骤中，具体为：

S104:将热电偶原材料的第一端露出两根金属丝段，将露出的两根金属丝段的前端打结，并将打结位置在钨极氩弧焊的电弧边缘形成热电偶丝2的熔球；

S105:通过储能电焊机焊接热电偶丝2的熔球在镍合金过渡层1-1上，其中，储能电焊机的工作参数为：储能电容容量C＝5000～10000μF，充电电压U＝30～60V，电极压力P＝20～40N。

具体的，测温量块1的加工过程具体为：

首先，制作出测温量块毛坯：

采用无氧铜棒为原材料，通过车加工制作出测温量块毛坯，测温铜柱量块毛坯在外圆上预留有2～3mm的精加工余量，长度方向预留有余量8～10mm。

接着，在测温量块毛坯的一端面加工出下陷凹槽：

在测温铜柱量块毛坯其中的一个端面中心加工出直径为4～5mm、深0.2～0.3mm的用于熔覆镍合金过渡层1-1的下陷凹槽。

接着，在下陷凹槽内熔覆镍合金过渡层1-1：

采用钨极氩弧焊作为热源熔化直径为0.8～1.2mm的纯镍焊丝，熔覆至温量块的下陷凹槽内，纯镍焊丝形成的熔滴填满下陷凹槽，其中，焊接电流为30～40A，对准下陷凹槽预热3～4S，将纯镍焊丝送入电弧中心，使纯镍焊丝熔化2～3滴后移开纯镍焊丝，再继续加热下陷凹槽中的熔滴2～3S，使熔滴铺满下陷凹槽，并与下陷凹槽的底部形成冶金结合。

再接着，精加工出测温量块1:

以熔覆层外表面平坦为基准，加工去除镍合金过渡层1-1的余高，镍合金过渡层1-1去除0.1～0.2mm左右，以保留镍合金过渡层1-1的最终厚度为0.1～0.2mm；再去除测温铜柱量毛坯外圆及长度余量后，测温量块1加工完成。

最后，将热电偶丝2与测温量块1焊接。

在S1之后，接着执行步骤S2：采用T1纯铜制成外套毛坯，在外套毛坯的上部从上至下依次加工出均与外套3同轴的圆孔3-1、内圆弧锥孔3-2和圆弧孔3-3，在外套毛坯的下部加工出内螺纹孔3-4和外螺纹3-5，在外套毛坯的上部加工出沿着径向的螺钉安装螺纹孔3-6，以形成外套3。

具体的，内圆弧锥孔3-2与外套3的轴线成45°，圆孔3-1的深度可以为0.5mm，直径比测温量块1的直径大0.02mm。外套3的圆孔3-1、内圆弧锥孔3-2和圆弧孔3-3这三部分的总长度与测温量块1的长度相同。

具体的，在外套毛坯的上部加工出的螺钉安装螺纹孔3-6包括三个，环向呈120°分布,每个螺钉安装螺纹孔3-6的中心距外套3上端面2～3mm。

S3：采用无碱玻璃布制成加紧套毛坯，在加紧套毛坯上加工出外锥面5-2以及与外锥面5-2的大端相接的外圆部5-3，加工出与测温量块1的外径相同的内孔5-1以及沿着轴向延伸的贯穿缺口5-4，以形成加紧套5；

S4：采用T1纯铜制成空心螺钉毛坯，在空心螺钉毛坯的上部加工出与外套3的内螺纹孔3-5配合的外螺纹8-1、在空心螺钉毛坯的下端面形成有在直径方向延伸的槽口8-2、在空心螺钉毛坯的上端加工出与加紧套5的外锥面5-2配合的端面内锥面孔8-3、以及在空心螺钉毛坯的下部加工出外螺纹8-4，以形成空心螺钉8；

S5：采用无碱玻璃布制成后盖毛坯：在后盖毛坯加工出与空心螺钉8下部的外螺纹8-4配合的内螺纹孔10-1，在后盖毛坯的盖底加工出用于热电偶丝2通过的过孔10-2，以及用于安装压片11的压片安装螺纹孔10-3，以形成后盖10；

S6：将测温量块1的下端插入加紧套5中，在测温量块1的下部外壁套上隔热环4，隔热环4与测温量块1的上端面平齐，加紧套5的小端面与测温量块1的下端面平齐；

S7：将外套3套设于加紧套5和隔热环4之外，安装锁紧螺钉9至外套3的螺钉安装螺纹孔3-6中，以使锁紧螺钉9的尖部接触到隔热环4；

S8：将空心螺钉8上部的外螺纹8-1旋入外套3的内螺纹孔3-4，以使所述空心螺钉8上端的端部内锥面8-3与加紧套5的外锥面5-2接触；

S9：将锁紧螺钉9旋入达到第一预紧力矩，具体的，第一预紧力矩可以为1.2N·M的

S10：在空心螺钉8的槽口8-2施加旋转力矩，以使空心螺钉8上端的端部内锥面8-3压紧加紧套5的外锥面5-2达到第二预紧力矩；具体的，第二预紧力矩可以为2.0N·M。

S11：在空心螺钉8的直孔区域8-5塞入隔热垫6，使隔热垫6的一面与测温量块1的下端面接触，热电偶丝2的第二端穿过隔热垫6上的圆孔；

S12：在隔热垫6的另一面涂覆D03胶，以形成第一胶层7；

S13：热电偶丝2的第二端穿过空心螺钉8的槽口8-2、后盖10的过孔10-2并延伸出外部测量段2-1，后盖10的内螺纹10-1与空心螺钉8下部的外螺纹8-4连接固定；

S14：在后盖10的过孔10-2中涂覆D03胶，以形成第二胶层12；

S15：通过压片11穿过在后盖10上的压片安装螺纹孔10-3，以压紧所述热电偶丝2的外部测量段2-1在后盖10的盖底。

通过以上步骤S1～S15即完成了气动热检测装置的各个部件的加工及各个部件之间的安装。

将焊接完成的热电偶盖板或试验件放入恒温箱内，测量端引出恒温向外并与气动热检测装置的外部测量段2-1相连，测量20％T、50％T、80％T等温度点的温度值(或热电动势)，与该型号热电偶分度表进行比对，偏差不大于3％可认为热电偶盖板或试验件合格，也可按照产品技术条件要求进行评判。T为热电偶测温范围或产品服役工况温度。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过将热电偶丝作为测温传感器，通过测温量块上以镍合金过渡层作为热电偶丝与测温量块之间的过渡，达到可靠连接热电偶丝与测温量块，避免了采用螺钉压接热电偶丝造成系统测温不灵敏度等问题，从而可为航空、航天飞行器的气动外形和制造材料是否能经得起高速飞行时所产生的热冲击及高温热应力破坏提供准确的气动热数据。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种气动热检测装置，其特征在于，包括：

测温量块，在所述测温量块的下端面形成有镍合金过渡层；

隔热环，套设于所述测温量块的外壁上部；

加紧套，套设于所述测温量块的外壁下部，所述加紧套的上端面与所述隔热环的下端面平齐，所述加紧套的下端面与所述测温量块的下端面平齐；

空心螺钉，设置于所述测温量块的下方，其中，所述加紧套的外锥面压在所述空心螺钉上端的端面内锥面孔；

外套，所述外套的上部套设于所述隔热环的外壁，所述外套的下部形成有内螺纹孔，所述外套下部的内螺纹与所述空心螺钉上部的外螺纹连接，所述外套上部通过锁紧螺钉锁紧在所述测温量块上；

隔热垫，设置于所述空心螺钉的直孔区域，所述隔热垫的一面与所述测温量块的下端面和所述加紧套的下端面接触，所述空心螺钉的直孔区域与所述端面内锥面孔连通；

第一胶层，形成在所述隔热垫的另一面；

后盖，盖在所述空心螺钉的下端面，并且所述后盖的内螺纹与所述空心螺钉下部的外螺纹连接，所述后盖的上端面压在所述外套的下端面；

热电偶丝，第一端固定连接于所述镍合金过渡层，第二端穿过所述隔热垫、所述第一胶层和所述后盖并延伸出外部测量段。

2.如权利要求1所述的气动热检测装置，其特征在于，在所述测温量块的下端面形成有下陷凹槽，所述镍合金过渡层具体形成于所述下陷凹槽并与所述测温量块的下端面平齐；

所述热电偶丝具体为第一端形成有熔球的K型热电偶，所述K型热电偶通过所述熔球焊接在所述镍合金过渡层上。

3.如权利要求2所述的气动热检测装置，其特征在于，所述测温量块具体的材质具体为无氧铜柱。

4.如权利要求3所述的气动热检测装置，其特征在于，所述下陷凹槽的直径为4～5mm、深度为0.1～0.2mm；

所述镍合金过渡层的厚度为0.1～0.2mm，所述镍合金过渡层的表面与所述无氧铜柱的下端面平齐。

5.如权利要求1所述的气动热检测装置，其特征在于，所述加紧套具体为无碱玻璃布制成的圆台形加紧套，在所述圆台形加紧套上具有沿着轴向延伸的贯穿缺口；

其中，所述圆台形加紧套的小端面与所述测温量块的下端面平齐，所述圆台形加紧套的大端面与所述隔热环的下端面接触，圆台形加紧套的内孔尺寸与所述测温量块的外径相同。

6.如权利要求1所述的气动热检测装置，其特征在于，所述空心螺钉的直孔区域的下部形成有在直径方向延伸至所述空心螺钉的下端面的槽口。

7.如权利要求1所述的气动热检测装置，其特征在于，所述后盖具体为无碱玻璃布后盖，所述无碱玻璃布后盖的盖底开有过孔，所述热电偶丝通过所述过孔穿过所述无碱玻璃布后盖，所述过孔中形成有第二胶层；

所述无碱玻璃布后盖的盖底形成有压片安装螺纹孔，通过压片穿过所述压片安装螺纹孔，以压紧所述热电偶丝的外部测量段在所述后盖的盖底。

8.一种气动热检测装置制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用无氧铜棒加工出测温量块毛坯之后，在所述测温量块毛坯的下端面加工出下陷凹槽，在所述下陷凹槽中形成镍合金过渡层，以得到测温量块，将热电偶丝的第一端焊接在所述测温量块的镍合金过渡层上，以形成连接有所述热电偶丝的测温量块；

S2：采用T1纯铜制成外套毛坯，在所述外套毛坯的上部从上至下依次加工出均与所述外套同轴的圆孔、内圆弧锥孔和圆弧孔，在所述外套毛坯的下部加工出内螺纹孔和外螺纹，在所述外套毛坯的上部加工出沿着径向的至少一个螺钉安装螺纹孔，以形成外套；

S3：采用无碱玻璃布制成加紧套毛坯，在所述加紧套毛坯上加工出外锥面以及与所述外锥面的大端相接的外圆部，加工出与所述测温量块的外径相同的内孔以及沿着轴向延伸的贯穿缺口，以形成加紧套；

S4：采用T1纯铜制成空心螺钉毛坯，在所述空心螺钉毛坯的上部加工出与所述外套的内螺纹孔配合的外螺纹、在所述空心螺钉毛坯的下端面形成有在直径方向延伸的槽口、在所述空心螺钉毛坯的上端加工出与所述加紧套的外锥面配合的端面内锥面孔、以及在所述空心螺钉毛坯的下部加工出外螺纹，以形成空心螺钉；

S5：采用无碱玻璃布制成后盖毛坯：在所述后盖毛坯加工出与所述空心螺钉下部的外螺纹配合的内螺纹孔，在所述后盖毛坯的盖底加工出用于热电偶丝通过的过孔，以及用于安装压片的压片安装螺纹孔，以形成后盖；

S6：将所述测温量块的下端插入所述加紧套中，在所述测温量块的下部外壁套上隔热环，所述隔热环与所述测温量块的上端面平齐，所述加紧套的小端面与所述测温量块的下端面平齐；

S7：将所述外套套设于所述加紧套和所述隔热环之外，安装锁紧螺钉至所述外套的螺钉安装螺纹孔中，以使所述锁紧螺钉的尖部接触所述隔热环；

S8：将所述空心螺钉上部的外螺纹旋入所述外套的内螺纹孔，以使所述空心螺钉上端的端部内锥面与所述加紧套的外锥面接触；

S9：将所述锁紧螺钉旋入达到第一预紧力矩；

S10：在所述空心螺钉的槽口施加旋转力矩，以使所述空心螺钉上端的端部内锥面压紧所述加紧套的外锥面达到第二预紧力矩；

S11：在所述空心螺钉的直孔区域塞入隔热垫，使所述隔热垫的一面与所述测温量块的下端面接触，所述热电偶丝的第二端穿过所述隔热垫上的圆孔；

S12：在所述隔热垫的另一面涂覆D03胶，以形成第一胶层；

S13：所述热电偶丝的第二端穿过所述空心螺钉的槽口、所述后盖的过孔并延伸出外部测量段，所述后盖的内螺纹与所述空心螺钉下部的外螺纹连接固定；

S14：在所述后盖的过孔中涂覆D03胶，以形成第二胶层；

S15：通过压片穿过在所述后盖上的压片安装螺纹孔，以压紧所述热电偶丝的外部测量段在所述后盖的盖底。

9.如权利要求8所述的气动热检测装置制造方法，其特征在于，在所述下陷凹槽中形成镍合金过渡层的步骤，具体为：

通过钨极氩弧的焊接电流30～40A对准所述下陷凹槽预热3～4S之后，将直径为0.8～1.2mm的纯镍焊丝送入电弧中心进行熔化，在所述纯镍焊丝熔化2～3滴后移开所述纯镍焊丝；

通过所述钨极氩弧以焊接电流30～40A继续加热2～3S，以使熔滴铺满所述下陷凹槽并与所述测温量块的下陷凹槽底部冶金结合，以形成镍合金过渡层；

加工所述镍合金过渡层至剩余厚度为0.1～0.2mm。

10.如权利要求9所述的气动热检测装置制造方法，其特征在于，在所述将热电偶丝的第一端焊接在所述测温量块的镍合金过渡层上的步骤中，具体为：

将热电偶原材料的第一端露出两根金属丝段，将露出的两根金属丝段的前端打结，并将打结位置在钨极氩弧焊的电弧边缘形成所述热电偶丝的熔球；

通过储能电焊机焊接所述热电偶丝的熔球在所述镍合金过渡层上，其中，所述储能电焊机的工作参数为：储能电容容量C＝5000～10000μF，充电电压U＝30～60V，电极压力P＝20～40N。