CN109387349B - 一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，涉及飞行器天线窗的防热技术领域；包括测量探头、不规则支架、底板、5个冷壁热流传感器、2个压力测量孔和4个固定螺杆；不规则支架为凹槽结构；不规则支架固定安装在底板的上表面；测量探头固定安装在不规则支架的上方；5个冷壁热流传感器和2个压力测量孔均设置在测量探头的顶部；4个固定螺杆轴向竖直设置在测量探头下表面的四个角处；4个固定螺杆的轴向顶端与测量探头固定连接；4个固定螺杆的轴向底端穿过不规则支架下表面与底板固定连接；本发明解决了风洞试验中天线窗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
技术领域
本发明涉及一种飞行器天线窗的防热技术领域，特别是一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置。
背景技术
为了解决飞行器天线窗的防热问题，需要对天线窗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。天线窗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天线窗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，目前还没有专门针对天线窗外形的测量装置，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天线窗外形的测量装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，解决了风洞试验中天线窗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。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，包括测量探头、不规则支架、底板、5个冷壁热流传感器、2个压力测量孔和4个固定螺杆；其中，底板为水平板状结构；不规则支架为凹槽结构；不规则支架固定安装在底板的上表面；测量探头固定安装在不规则支架的上方；5个冷壁热流传感器和2个压力测量孔均设置在测量探头的顶部；4个固定螺杆轴向竖直设置在测量探头下表面的四个角处；4个固定螺杆的轴向顶端与测量探头固定连接；4个固定螺杆的轴向底端穿过不规则支架下表面与底板固定连接。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述测量探头为不规则圆弧板结构；由第一圆弧板和第二圆弧板拼接形成；其中，第一圆弧板上表面的曲率半径为260mm，第一圆弧板沿轴向一端侧壁的弧长为187mm；第一圆弧板沿轴向另一端侧壁的弧长为196mm；第二圆弧板上表面的曲率半径为418mm，第二圆弧板沿轴向一端侧壁的弧长为155mm；第二圆弧板沿轴向另一端侧壁的弧长为176；第一圆弧板的下表面和第二圆弧板的下表面组成了同径圆弧，同径圆弧的曲率半径为253mm，同径圆弧沿轴向一端侧壁的弧长为333mm；同径圆弧沿轴向另一端侧壁的弧长为364mm。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述不规则支架长边方向的一端侧壁为矩形板状结构；不规则支架长边方向的另一端侧壁为圆弧板状结构；且圆弧板状侧壁的形状与测量探头的侧边弧形形状一致；测量探头固定安装在不规则支架与不规则支架对接实现密封。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述不规则支架矩形板状侧壁处设置有固定轴和2个固定块；其中，固定轴水平固定安装在不规则支架矩形板状侧壁长边方向的外侧壁处；2个固定块分别固定安装在固定轴的轴向两端。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述5个冷壁热流传感器固定安装在测量探头上表面的中部位置；其中1个中心位置的冷壁热流传感器设置在第一圆弧板和第二圆弧板连接线处；该冷壁热流传感器位于中心位置；另外4个冷壁热流传感器呈X形对称设置在位于中心位置冷壁热流传感器的四周。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述2个压力测量孔对称设置在位于中心位置冷壁热流传感器的两侧；且其中1个压力测量孔设置在第一圆弧板上；另一个压力测量孔设置在第二圆弧板上。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述冷壁热流传感器采用塞式量热计；冷壁热流传感器内部的量热快形状为圆柱形，尺寸为Φ5mm×5mm，且量热块底面与K型热电偶连接；K型热电偶的量程为0-1300℃。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述压力测量孔通过紫铜管与外部压力传感器连接；外部压力传感器的量程为0-100KPa。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述底板采用玻璃钢材料；底板的中心处设置有走线孔，走线孔直径为20mm。
在上述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，所述不规则支架采用20号钢材料；固定轴采用304钢材料，固定轴长为36mm，直径为10mm；固定块采用20号钢材料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明解决了现有的测量装置均不能适用于不规则天线窗外形的问题；
(2)本发明采用四个螺杆穿过底板后带螺帽的方式对探头进行固定，将测量过程中探头掉落的风险降为零；
(3)本发明底板所用材料为玻璃钢，降低了测量过程中热气对热电偶线的影响。
附图说明
图1为本发明测量装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，解决了风洞试验中天线窗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。
如图1所示为测量装置结构示意图，由图可知，一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，包括测量探头1、不规则支架2、底板3、5个冷壁热流传感器4、2个压力测量孔5和4个固定螺杆6；其中，底板3为水平板状结构；不规则支架2为凹槽结构；不规则支架2固定安装在底板3的上表面；测量探头1固定安装在不规则支架2的上方；5个冷壁热流传感器4和2个压力测量孔5均设置在测量探头1的顶部；4个固定螺杆6轴向竖直设置在测量探头1下表面的四个角处；4个固定螺杆6的轴向顶端与测量探头1固定连接；4个固定螺杆6的轴向底端穿过不规则支架2下表面与底板3固定连接。所述冷壁热流传感器4采用塞式量热计；冷壁热流传感器4内部的量热快形状为圆柱形，尺寸为Φ5mm×5mm，且量热块底面与K型热电偶连接；K型热电偶的量程为0-1300℃。压力测量孔5通过紫铜管与外部压力传感器连接；外部压力传感器的量程为0-100KPa。底板3采用玻璃钢材料；底板3的中心处设置有走线孔9，走线孔9直径为20mm。不规则支架2采用20号钢材料；固定轴7采用304钢材料，固定轴7长为36mm，直径为10mm；固定块8采用20号钢材料。
其中，所述测量探头1为不规则圆弧板结构；由第一圆弧板51和第二圆弧板52拼接形成；其中，第一圆弧板51上表面的曲率半径为260mm，第一圆弧板51沿轴向一端侧壁的弧长为187mm；第一圆弧板51沿轴向另一端侧壁的弧长为196mm；第二圆弧板52上表面的曲率半径为418mm，第二圆弧板52沿轴向一端侧壁的弧长为155mm；第二圆弧板52沿轴向另一端侧壁的弧长为176；第一圆弧板51的下表面和第二圆弧板52的下表面组成了同径圆弧，同径圆弧的曲率半径为253mm，同径圆弧沿轴向一端侧壁的弧长为333mm；同径圆弧沿轴向另一端侧壁的弧长为364mm。
不规则支架2长边方向的一端侧壁为矩形板状结构；不规则支架2长边方向的另一端侧壁为圆弧板状结构；且圆弧板状侧壁的形状与测量探头1的侧边弧形形状一致；测量探头1固定安装在不规则支架2与不规则支架2对接实现密封。不规则支架2矩形板状侧壁处设置有固定轴7和2个固定块8；其中，固定轴7水平固定安装在不规则支架2矩形板状侧壁长边方向的外侧壁处；2个固定块8分别固定安装在固定轴7的轴向两端。
5个冷壁热流传感器4固定安装在测量探头1上表面的中部位置；其中1个中心位置的冷壁热流传感器4设置在第一圆弧板51和第二圆弧板52连接线处；该冷壁热流传感器4位于中心位置；另外4个冷壁热流传感器4呈X形对称设置在位于中心位置冷壁热流传感器4的四周。
2个压力测量孔5对称设置在位于中心位置冷壁热流传感器4的两侧；且其中1个压力测量孔5设置在第一圆弧板51上；另一个压力测量孔5设置在第二圆弧板52上。
测量原理如下：
将5个冷壁热流传感器4的热电偶线与风洞温度采集箱连接，将2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5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，即可由主机上采集软件计算出天线窗5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。
天线窗2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。
本发明解决了天线窗防热材料考核试验中天线窗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。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：包括测量探头(1)、不规则支架(2)、底板(3)、5个冷壁热流传感器(4)、2个压力测量孔(5)和4个固定螺杆(6)；其中，底板(3)为水平板状结构；不规则支架(2)为凹槽结构；不规则支架(2)固定安装在底板(3)的上表面；测量探头(1)固定安装在不规则支架(2)的上方；5个冷壁热流传感器(4)和2个压力测量孔(5)均设置在测量探头(1)的顶部；4个固定螺杆(6)轴向竖直设置在测量探头(1)下表面的四个角处；4个固定螺杆(6)的轴向顶端与测量探头(1)固定连接；4个固定螺杆(6)的轴向底端穿过不规则支架(2)下表面与底板(3)固定连接；所述测量探头(1)为不规则圆弧板结构；由第一圆弧板(51)和第二圆弧板(52)拼接形成；其中，第一圆弧板(51)上表面的曲率半径为260mm，第一圆弧板(51)沿轴向一端侧壁的弧长为187mm；第一圆弧板(51)沿轴向另一端侧壁的弧长为196mm；第二圆弧板(52)上表面的曲率半径为418mm，第二圆弧板(52)沿轴向一端侧壁的弧长为155mm；第二圆弧板(52)沿轴向另一端侧壁的弧长为176mm；第一圆弧板(51)的下表面和第二圆弧板(52)的下表面组成了同径圆弧，同径圆弧的曲率半径为253mm，同径圆弧沿轴向一端侧壁的弧长为333mm；同径圆弧沿轴向另一端侧壁的弧长为364mm；测量时，将5个冷壁热流传感器(4)的热电偶线与温度采集箱连接，将压力测量孔(5)通过2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。
2.根据权利要求1所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述不规则支架(2)长边方向的一端侧壁为矩形板状结构；不规则支架(2)长边方向的另一端侧壁为圆弧板状结构；且圆弧板状侧壁的形状与测量探头(1)的侧边弧形形状一致；测量探头(1)固定安装在不规则支架(2)与不规则支架(2)对接实现密封。
3.根据权利要求2所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述不规则支架(2)矩形板状侧壁处设置有固定轴(7)和2个固定块(8)；其中，固定轴(7)水平固定安装在不规则支架(2)矩形板状侧壁长边方向的外侧壁处；2个固定块(8)分别固定安装在固定轴(7)的轴向两端。
4.根据权利要求3所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述5个冷壁热流传感器(4)固定安装在测量探头(1)上表面的中部位置；其中1个中心位置的冷壁热流传感器(4)设置在第一圆弧板(51)和第二圆弧板(52)连接线处；该冷壁热流传感器(4)位于中心位置；另外4个冷壁热流传感器(4)呈X形对称设置在位于中心位置冷壁热流传感器(4)的四周。
5.根据权利要求4所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述2个压力测量孔(5)对称设置在位于中心位置冷壁热流传感器(4)的两侧；且其中1个压力测量孔(5)设置在第一圆弧板(51)上；另一个压力测量孔(5)设置在第二圆弧板(52)上。
6.根据权利要求5所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述冷壁热流传感器(4)采用塞式量热计；冷壁热流传感器(4)内部的量热快形状为圆柱形，尺寸为Φ5mm×5mm，且量热块底面与K型热电偶连接；K型热电偶的量程为0-1300℃。
7.根据权利要求6所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述压力测量孔(5)通过紫铜管与外部压力传感器连接；外部压力传感器的量程为0-100KPa。
8.根据权利要求7所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述底板(3)采用玻璃钢材料；底板(3)的中心处设置有走线孔(9)，走线孔(9)直径为20mm。
9.根据权利要求8所述的一种不规则天线窗表面热流密度和压力测量装置，其特征在于：所述不规则支架(2)采用20号钢材料；固定轴(7)采用304钢材料，固定轴(7)长为36mm，直径为10mm；固定块(8)采用20号钢材料。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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