CN107991057A - 一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置 - Google Patents

一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置 Download PDF

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Abstract

一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,包括测量探头、转接段、支撑支架、冷壁热流传感器、压力测量孔、连接螺栓、锁紧螺钉、底座;所述的支撑支架上端为圆筒,下端为带圆孔的底座;测量探头安装在转接段的一端,转接段的另一端安装在支撑支架上端的圆孔内,连接螺栓安装在测量探头和转接段之间,锁紧螺钉安装在支撑支架上端的圆筒内,支撑支架的下端安装在底座上;冷壁热流传感器和压力测量孔均安装在空气舵上。本发明的使用解决了风洞试验中舵前缘和舵面表面冷壁热流密度和压力测量问题,具有结构合理,安装和拆卸简单,测量精度高,测量范围广,可重复使用等优点。

Description

一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置
技术领域
本发明涉及一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置。
背景技术
为了解决飞行器空气舵的防热问题,需要对空气舵防热材料在飞行过程中的隔热性能和抗烧蚀冲刷性能进行考核,考核通常在地面热环境模拟设备即电弧风洞中进行。空气舵防热材料考核试验通常模拟的高温气流参数主要有表面冷壁热流密度、表面压力、恢复焓等,因此在状态调试中准确的测出空气舵表面冷壁热流密度和压力具有十分重要的意义。
现有的测量装置主要是针对平板模型和驻点模型(如图1所示),目前还没有专门针对空气舵外形的测量装置,因此需要在平板模型和驻点模型测量装置的基础上设计出新的适用于空气舵外形的测量装置。
发明内容
本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种适用于空气舵外形的表面冷壁热流密度和压力测量装置,解决了空气舵防热材料考核试中舵表面冷壁热流密度和压力测量问题。
本发明的技术方案是:一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,包括测量探头、转接段、支撑支架、冷壁热流传感器、压力测量孔、连接螺栓、锁紧螺钉、底座;所述的支撑支架上端为圆筒,下端为带圆孔的底座;测量探头安装在转接段的一端,转接段的另一端安装在支撑支架上端的圆孔内,连接螺栓安装在测量探头和转接段之间,锁紧螺钉安装在支撑支架上端的圆筒内,支撑支架的下端安装在底座上;冷壁热流传感器和压力测量孔均安装在空气舵上。
所述的冷壁热流传感器为个,其中个安装在舵前缘上,6个安装在舵面上。
所述的压力测量孔为4个,其中两个布置在舵前缘上3个冷壁热流传感器之间,另外两个布置在舵面上6个冷壁热流传感器中间。
所述的测量探头里面掏空,且一侧安装盖板,用于冷壁热流传感器安装和紫铜管的焊接。
所述的测量探头底部开孔,用于引出冷壁热流传感器的热电偶线和测压紫铜管。
所述的转接段里面开通孔,所述的支撑支架背面开凹槽,用于引出和保护冷壁热流传感器的热电偶线和测压紫铜管。
所述的转接段在圆柱段一侧开凹槽,用于和锁紧螺钉配合,防止转接段和测量探头在测量过程中转动。
所述的冷壁热流传感器选用塞式量热计,量热块材料为紫铜,形状为圆柱形,量热块底面连接量程为0-1300℃的K型热电偶。
所述的压力测量孔后面焊接紫铜管并连接压力传感器。
所述转接段材料选用20号钢,支撑支架、底座材料均选用T2紫铜。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明解决了现有的测量装置均不能适用于空气舵外形的问题。
(2)本发明采用测量探头里面掏空、侧面加盖板的设计,方便冷壁热流传感器和测压紫铜管的安装。
(3)本发明的转接段里面开通孔,支撑支架背面开凹槽,热电偶线和测压紫铜管从通孔和凹槽中引出,可以得到更好的保护。
附图说明
图1为现有冷壁热流密度和压力测量装置的结构示意图;
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明中测量探头和转接段结构示意图。
图4为本发明中支架和底座结构示意图。
具体实施方式
如图2所示,空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,包括测量探头1、转接段2、支撑支架3、冷壁热流传感器4、压力测量孔5、连接螺栓6、锁紧螺钉7、底座9;所述的支撑支架3上端为圆筒,下端为带圆孔的底座9(如图 4所示);测量探头1安装在转接段2的一端,转接段2的另一端安装在支撑支架3上端的圆孔内,连接螺栓6安装在测量探头1和转接段2之间,锁紧螺钉 7安装在支撑支架3上端的圆筒内,支撑支架3的下端安装在底座9上;冷壁热流传感器4有3个安装在舵前缘上,另外6个安装在舵面上;压力测量孔5 有2个布置在舵前缘上3个冷壁热流传感器之间,另外2个布置在舵面上6个冷壁热流传感器中间。
空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置最大高度为365mm,长度 379mm,宽度200mm。测量探头1长200mm,宽95mm,高150mm,前缘半径为12mm,材料选用20号钢。测量探头1里面掏空,一侧安装盖板,方便冷壁热流传感器4安装和紫铜管焊接,同时测量探头1底部开孔(如图3所示),用于引出冷壁热流传感器4的热电偶线和测压紫铜管。
测量探头1舵前缘和舵面上分别安置3个和6个冷壁热流传感器4,舵前缘上呈竖直排列,舵面上呈两行三列排列。冷壁热流传感器4选用塞式量热计,这种量热计由紫铜柱塞量热块和热电偶组成。由于量热响应只与量热块的几何尺寸和物理特性有关,不受其它因素影响,所以该量热计测量精度较高。量热快形状为圆柱形,尺寸为Φ5mm×5mm,每个量热块底面连接一个量程为 0-1300℃的K型热电偶。被测气流单位时间内给紫铜块底面带来的温升由这9 个热电偶测得,并通过计算得到舵前缘和舵面测点上的冷壁热流密度。
测量探头1舵前缘和舵面上均安置2个压力测量孔5,舵前缘上2个测量孔位于3个冷壁热流传感器之间,舵面上2个测量孔位于6个冷壁热流传感器中间。压力测量孔5后面焊接紫铜管并连接压力传感器,本装置中压力传感器选用量程为0-500KPa的压电传感器。
转接段2长90mm,宽40mm,高130mm,材料选用20号钢。如图3所示,转接段2里面开通孔,用于引出和保护冷壁热流传感器的热电偶线和测压紫铜管;圆柱段一侧开凹槽,用于和锁紧螺钉7配合,防止转接段2和测量探头1在测量过程中转动。
支撑支架3长70mm,宽56mm,高298mm,材料选用T2紫铜,支架背面开凹槽(如图4所示),也用于引出和保护冷壁热流传感器的热电偶线和测压紫铜管。
底座9长200mm,宽200mm,高20mm,材料选用T2紫铜,底座上有四个直径为16mm的固定孔8,其作用是将底座9和整个测量装置固定在风洞中的试验台上。
测量原理如下:将9个热流传感器4的热电偶线与风洞温度采集箱连接,将4条测压紫铜管连接压力传感器后与压力采集箱连接,温度采集箱和压力采集箱同时与PC主机连接。状态调试时,首先测量出9个热流测点△t时间内量热块底部温升△T,然后根据量热块冷壁热流密度表达式[1](见下式)即可由主机上采集软件计算出空气舵9个测点的冷壁热流密度并在显示器上读出。
式中:qcw为冷壁热流密度,单位:W/m2;Cp为紫铜比热,单位:J/(Kg·K); m为量热块质量,单位:Kg;A为量热块受热面积,单位:m2;ΔT/Δt为量热块温升速率,单位:K/s。
空气舵四个表面压力测点的数值可由PC主机上采集软件进行电压-压力转换后直接在显示器上读出。
本发明解决了空气舵防热材料考核试验中舵前缘和舵面表面冷壁热流密度和压力测量问题,具有结构合理,安装和拆卸简单,测量精度高,测量范围广,可重复使用等优点。
参考文献
[1].风洞流场品质指标.中国航天科技集团公司第十一研究院质量管理体系作业文件Q/AkZY01-04-2014,2014。

Claims (10)

1.一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:包括测量探头(1)、转接段(2)、支撑支架(3)、冷壁热流传感器(4)、压力测量孔(5)、连接螺栓(6)、锁紧螺钉(7)、底座(9);所述的支撑支架(3)上端为圆筒,下端为带圆孔的底座(9);测量探头(1)安装在转接段(2)的一端,转接段(2)的另一端安装在支撑支架(3)上端的圆孔内,连接螺栓(6)安装在测量探头(1)和转接段(2)之间,锁紧螺钉(7)安装在支撑支架(3)上端的圆筒内,支撑支架(3)的下端安装在底座(9)上;冷壁热流传感器(4)和压力测量孔(5)均安装在空气舵上。
2.根据权利要求1所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的冷壁热流传感器(4)为9个,其中3个安装在舵前缘上,6个安装在舵面上。
3.根据权利要求1所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的压力测量孔(5)为4个,其中2个布置在舵前缘上3个冷壁热流传感器(4)之间,另外2个布置在舵面上6个冷壁热流传感器(4)中间。
4.根据权利要求1所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的测量探头(1)里面掏空,且一侧安装盖板,用于冷壁热流传感器(4)安装和紫铜管的焊接。
5.根据权利要求1所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的测量探头(1)底部开孔,用于引出冷壁热流传感器(4)的热电偶线和测压紫铜管。
6.根据权利要求1所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的转接段(2)里面开通孔,所述的支撑支架(3)背面开凹槽,用于引出和保护冷壁热流传感器(4)的热电偶线和测压紫铜管。
7.根据权利要求1所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的转接段(2)在圆柱段一侧开凹槽,用于和锁紧螺钉(7)配合,防止转接段(2)和测量探头(1)在测量过程中转动。
8.根据权利要求2所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的冷壁热流传感器(4)选用塞式量热计,量热块材料为紫铜,形状为圆柱形,量热块底面连接量程为0-1300℃的K型热电偶。
9.根据权利要求3所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述的压力测量孔(5)后面焊接紫铜管并连接压力传感器。
10.根据权利要求1-9任意所述的一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置,其特征在于:所述转接段(2)材料选用20号钢,支撑支架(3)、底座(9)材料均选用T2紫铜。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109374062A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 中国航天空气动力技术研究院 一种脱落插座热流密度和压力测量装置
CN109387349A (zh) * 2018-11-30 2019-02-26 中国航天空气动力技术研究院 一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置
CN109470374A (zh) * 2018-11-13 2019-03-15 中国航天空气动力技术研究院 一种针对3-4mm缝隙内舵轴热流测量装置
CN110823494A (zh) * 2019-11-29 2020-02-21 北京临近空间飞行器系统工程研究所 防隔热材料热响应电弧风洞试验装置及方法
CN110987353A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 中国航天空气动力技术研究院 一种电弧风洞气动热试验用舵轴干扰区表面压力测量装置
CN115979332A (zh) * 2022-11-24 2023-04-18 中国航天空气动力技术研究院 一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004020957A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-11 Corrocean Asa Flow measuring method and device
CN102095515A (zh) * 2011-01-05 2011-06-15 北京航空航天大学 一种圆筒形燃烧室壁面测温装置
CN102879172A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 操纵面测压便捷连接系统
CN103542997A (zh) * 2013-09-30 2014-01-29 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于高焓风洞力/热环境的舵系统动态试验方法
CN104198153A (zh) * 2014-09-12 2014-12-10 北京电子工程总体研究所 一种细长体导弹突起物热环境的测试方法
CN104833691A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 湖北航天技术研究院总体设计所 一种优化舵轴热环境的试验方法及试验设备
CN104925269A (zh) * 2015-05-08 2015-09-23 湖北航天技术研究院总体设计所 一种高超速飞行器舱段热环境的试验装置及方法
CN204988680U (zh) * 2015-09-24 2016-01-20 中国航天空气动力技术研究院 用于高温环境下的压力测量装置
CN205157158U (zh) * 2015-10-30 2016-04-13 北京科技大学 一种高超声速风洞测压结构
CN106482923A (zh) * 2016-10-28 2017-03-08 北京航天长征飞行器研究所 一种适用于高温环境下的流场标定测试装置
CN207703444U (zh) * 2017-12-28 2018-08-07 中国航天空气动力技术研究院 一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004020957A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-11 Corrocean Asa Flow measuring method and device
CN102095515A (zh) * 2011-01-05 2011-06-15 北京航空航天大学 一种圆筒形燃烧室壁面测温装置
CN102879172A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 操纵面测压便捷连接系统
CN103542997A (zh) * 2013-09-30 2014-01-29 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于高焓风洞力/热环境的舵系统动态试验方法
CN104198153A (zh) * 2014-09-12 2014-12-10 北京电子工程总体研究所 一种细长体导弹突起物热环境的测试方法
CN104833691A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 湖北航天技术研究院总体设计所 一种优化舵轴热环境的试验方法及试验设备
CN104925269A (zh) * 2015-05-08 2015-09-23 湖北航天技术研究院总体设计所 一种高超速飞行器舱段热环境的试验装置及方法
CN204988680U (zh) * 2015-09-24 2016-01-20 中国航天空气动力技术研究院 用于高温环境下的压力测量装置
CN205157158U (zh) * 2015-10-30 2016-04-13 北京科技大学 一种高超声速风洞测压结构
CN106482923A (zh) * 2016-10-28 2017-03-08 北京航天长征飞行器研究所 一种适用于高温环境下的流场标定测试装置
CN207703444U (zh) * 2017-12-28 2018-08-07 中国航天空气动力技术研究院 一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TU JIANQIANG: "The Testing Simulation Technology Investigation on the Thermal Environment of Engine Combustor Wall Material", 《PROCEDIA ENGINEERING》 *
张友华: "大尺度空气舵超声速烧蚀热结构试验", 《宇航材料工艺》, pages 78 - 80 *
陈康琪: "国外温度测量技术的现状和动向", 《遥测技术》, pages 62 - 69 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470374A (zh) * 2018-11-13 2019-03-15 中国航天空气动力技术研究院 一种针对3-4mm缝隙内舵轴热流测量装置
CN109470374B (zh) * 2018-11-13 2020-11-10 中国航天空气动力技术研究院 一种针对3-4mm缝隙内舵轴热流测量装置
CN109374062A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 中国航天空气动力技术研究院 一种脱落插座热流密度和压力测量装置
CN109387349A (zh) * 2018-11-30 2019-02-26 中国航天空气动力技术研究院 一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置
CN109374062B (zh) * 2018-11-30 2023-09-29 中国航天空气动力技术研究院 一种脱落插座热流密度和压力测量装置
CN109387349B (zh) * 2018-11-30 2024-05-03 中国航天空气动力技术研究院 一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置
CN110823494A (zh) * 2019-11-29 2020-02-21 北京临近空间飞行器系统工程研究所 防隔热材料热响应电弧风洞试验装置及方法
CN110987353A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 中国航天空气动力技术研究院 一种电弧风洞气动热试验用舵轴干扰区表面压力测量装置
CN110987353B (zh) * 2019-11-29 2022-04-22 中国航天空气动力技术研究院 一种电弧风洞气动热试验用舵轴干扰区表面压力测量装置
CN115979332A (zh) * 2022-11-24 2023-04-18 中国航天空气动力技术研究院 一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置

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