CN112525366B - 发动机进气总温动态畸变测试的吸气式可插接热电偶探头 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空发动机进气动态温度畸变测试技术领域，具体涉及发动机进气总温动态畸变测试的吸气式可插接热电偶探头。吸气式可插接热电偶探头包括：热电偶支架1、微细热电偶2、电偶插座、电偶插针、集气头3、探头外壳体4、锁紧螺母11、定位环12、探头尾部壳体13、电偶延长线14、引气管15。

Description

发动机进气总温动态畸变测试的吸气式可插接热电偶探头

技术领域

本发明属于航空发动机进气动态温度畸变测试技术领域，具体涉及发动机进气总温动态畸变测试的吸气式可插接小惯性热电偶探头。

背景技术

瞬态温度是爆震燃烧、高速换热等应用场合下高温流场及耐温器件热力学分析的重要参数，尤其在航空航天、燃气轮机、导弹炸药等国防工业的诸多领域具有至关重要的作用。在航空发动机的动态温度畸变试验中，由于需要获取进气动态畸变温度场对发动机稳定性裕度损失的影响数据，尤其需要准确测量进口AIP截面具有一定温升率、温升值和作用时间的瞬态空间畸变温度场。通常情况下，采用小直径的微细热电偶对发动机进气动态温度场进行测试，但这种小惯性电偶由于结构简单且没有针对进行气动、换热设计，存在时间常数偏大、动态测试数据失真、空间流场适用性不好、数据修正麻烦且需要辅助测量工具、强度/刚度/可靠性较低测点易损坏、损坏后无法更换导致测点损失、试验效率低下等诸多缺点，难以可靠测量温升率在3000K/s左右的动态温度场。为解决上述部分缺点，国内有人借鉴俄罗斯的设计结构将微细偶丝的热结点压扁以增大对流换热面积，但却又因此降低了电偶可靠性——薄片结点受气动力容易变形、脱落，并且针对二次流较强的流场测点适用性较差，时间常数虽有减小但依然无法满足所有测试需求。因此，需要开发出一种可供发动机进气动态温度畸变测试可靠使用的小惯性电偶，充分解决电偶测试时间常数偏大、可靠性差、空间适用性不好、测试手段复杂且难以更换等缺点，为发动机温度畸变试验提供有力的测试技术支撑。

发明内容

发明目的：提供一种可供发动机进气动态温度畸变测试可靠使用的小惯性电偶，解决常规小惯性电偶存在的测试时间常数大、可靠性差、流场通用性不好、动态数据失真、测试手段复杂且难以更换等缺点。

技术方案：

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，提供一种发动机进气总温动态畸变测试的吸气式可插接热电偶探头，包括热电偶支架1、微细热电偶2、电偶插座、电偶插针、集气头3、探头外壳体4、锁紧螺母11、定位环12、探头尾部壳体13、电偶延长线14、引气管15；

其中，收口的集气头3固定在探头外壳体4头部，探头外壳体4通过锁紧螺母11与探头尾部壳体13固连在一起；探头尾部壳体13套有引气 管15，以便于通过引气 管15与真空泵的抽气口连通；探头外壳体4内中部沿周向设置有多个卡爪；

电偶插座头部压接有两根热电偶支架1；两根电偶支架1顶部通过微细热电偶2连接；电偶插针尾部压接有两根电偶延长线14；电偶插座与电偶插针插接；已插接的电偶插座与电偶插针处于探头外壳体4和探头尾部壳体13内部组成的流场通道；电偶插座外壁设置了一圈与卡爪配合紧固的卡环；定位环12 为镂空结构，定位环12内孔作为电偶插针尾部的止口，定位环12由电偶插针压在探头尾部壳体13内台阶孔的台阶面上；

真空泵抽气时，作为流场通道入口流场因集气头3的收口收缩，之后的通道为扩张流场通道。

进一步的，电偶插座包括：设置有卡爪的电偶插座壳体5、插座陶瓷套管6、插座组件7；电偶插针包括：电偶插针壳体10、插针陶瓷套管9、插针组件8；

其中，通过插座陶瓷套管6安装有插座组件7，插座组件7一端压接有两根热电偶支架1，插座组件7与插针组件8插接；电偶插座壳体5与电偶插针壳体10通过止口定心；电偶插针壳体10通过插针陶瓷套管9安装有插针组件 8。

进一步的，密封绝缘填充物填充在电偶插座壳体5内插座组件7和电偶支架1的空隙，还填充在电偶插针壳体10内插针组件7和电偶延长线14的空隙。

进一步的，集气头3设计为厚唇口，用于捕获流量、增强内部整流效果并减小唇口外缘的流动分离损失，内部通道前部分为直管段用于整流和安装电偶，后部分扩张段与电偶插座壳体5配合完成了气流的环形分离，集气头3的前部分直管段的内径设计与前述喉部截面的流通面积相匹配，保证超临界状态下集气头3内部微细热电偶2的换热Ma固定在0.6～0.7间的某值且不受速度波动的影响，同时增大了电偶结点的对流换热强度并实现了发动机进气动态温度测试信号的保真。

进一步的，插座组件7和插针组件8分别使用与热电偶支架1两极相同的材料加工，消除由非定常温度场导致的电偶回路附加电势。

进一步的，卡爪、卡环与探头外壳体4内壁组成的四处环形通道形成内流喉部截面，电偶插座壳体5外轮廓与探头外壳体4内壁构成了等外径的收缩流场通道与一部分等外径的扩张流场通道；

进一步的，所述探头外壳体4内壁与所述电偶插针壳体10外轮廓构成了等外径的扩张流场通道；所述探头尾部壳体13内壁和定位环12周向的四处环形通道构成了扩张的流场通道；所述真空泵安装在探头尾部壳体13后端；工作时，通过所述真空泵对连接探头尾部壳体13的引气管15进行抽气以制造超临界流场。

进一步的，热电偶支架1与所述微细热电偶2共同组成小惯性热电偶的头部结构，热结点安装于集气头3的内部直管段中央；所述热电偶支架1与微细热电偶2间用高温锡焊熔接，微细热电偶2采用激光焊熔接形成微型热结点，支架与微细电偶共同组成跨流对焊结构，这增强电偶测点的强度及刚度，并结合集气头3的整流作用可保持强烈且稳定的换热工况。

本发明的有益效果:

相比于传统的小惯性热电偶和现有的薄片式小惯性热电偶，本发明的技术效果具有以下优点：

1热电偶时间常数较小：由于电偶测点头部设计成粗、细偶丝组合焊接的跨流对焊结构，可以使用直径为

左右的微细偶丝作为测量端电偶，焊点直径一般在

左右，且对流方式为平行于偶丝平面的层流绕流换热，换热强度较大；同时，由于将电偶探头设计成为吸气式结构，通过合理的气动设计保证微细热电偶结点安装截面的Ma在0.6～0.7之间大于来流Ma，结点处的对流换热强度进一步加剧，一般情况下热电偶时间常数τ在20ms～25ms 间，远小于现有常规结构及薄片结点式小惯性电偶的时间常数来流Ma＝0.7时一般在45ms以上，随来流Ma降低而进一步增大，足以满足测点温升率不低于3000K/s的动态温度测量。

2流场通用性较好：由于热电偶结点处设计成跨流对焊结构，其换热系数的空间不敏感性本身较强，且吸气通道捕获的空气流量事先通过了集气头3厚唇口整流，进一步增加了测点的空间不敏感角，再加上热结点处的绕流Ma数基本恒定，因此针对二次流动较强的流场测点，小惯性电偶测点依然能可靠工作，且时间常数基本不受弱湍流、速度脉动的影响。

3测点可靠性较高：电偶测点头部设计成粗、细偶丝组合焊接的形式，在提高了电偶动态性能的同时也增加了偶丝根部的强度与刚度；由于集气头将电偶测点保护起来、集气头外缘的厚唇口可有效减小气流分离带来的机械振动，这使电偶结点不易受到机械损伤，同时超临界状态下的探头内流可抵抗速度脉动和湍流扰动，这又增强了偶丝在气动载荷下的可靠性，根据标定试验结果，直径为

的微细偶丝结点可在Ma＝0.7的流场中长时可靠使用；而且，可插接的电偶探头结构使得电偶头部组件为通用件，可及时更换，这更进一步提高了电偶测试的可靠性。

4动态温度测试波形基本不失真：在动态温度场中由于流线上各点温度不均匀，想要通过接触式测量获取测点各时刻的真实瞬态温度就不能大幅度干扰流场，而常规电偶探头的头部结构会滞止来流造成随流质点减速、流管扩张，这导致了测试动态温度波形的失真，而吸气式小惯性热电偶的设计抽吸流量始终不小于未受扰动流管的最大供给流量，这使得圆柱流管缺乏的那部分空气流量通过唇口整流从集气头前方较短距离的四周空间被吸入唇口，这就保证了探头前端收缩流管中的随流质点不会减速略微加速对波形影响不大，进而保证了所测的动温波形基本不失真。

5畸变测试中使用方便：由于小惯性电偶的实测瞬态温度数据都必须经过动态误差修正，修正必须使用电偶结点的时间常数，时间常数与换热系数、Nu 数、当地Re数有关，而Ma数的变化会导致上述特征数的变化，因此经过标定的小惯性电偶要进行测试数据的修正必须知道当地Ma数，因此常规结构的小惯性电偶在进行动态温度畸变流场测试时需要增加辅助的总压、静压测点用于计算各测点位置的当地Ma数，这就对测试资源、流场空间提出了额外的要求。而由于内流质量守恒的约束，达到超临界状态的吸气式小惯性电偶热结点永远工作在一个恒定的Ma数下，因此在来流压力、温度波动不大前提下，时间常数基本为定值，试验前只要将该温度、压力范围下的时间常数标定出来，试验时便可直接参与修正，这样就大大简化了测试流程，节约了试验、测试资源，使用很方便。

附图说明

图1是用于发动机进气动态温度畸变测试的吸气式可插接小惯性热电偶探头外观平面图；

图2是探头主视图的详细剖视图。

图中：1-电偶支架、2-微细热电偶、3-集气头、4-探头外壳体、5-电偶插座壳体、6-插座陶瓷套管、7-插座组件、8-插针、9-插针陶瓷套管、10-电偶插针壳体、11-锁紧螺母、12-定位环、13-探头尾部壳体、14-电偶延长线、15-和引气管。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

一种发动机进气动态温度畸变测试用吸气式可插接小惯性热电偶探头，如图1-2所述，包括热电偶支架1、微细热电偶2、集气头3、探头外壳体4、电偶插座壳体5、插座陶瓷套管6、插座组件7、插针组件8、插针陶瓷套管9、电偶插针壳体10、锁紧螺母11、定位环12、探头尾部壳体13、电偶延长线14、引气管15和真空泵，所述的微细热电偶2、热电偶支架1正极为同种材料、负极为同种材料，插座组件7、插针组件8均包含两套，正负极各一套，正负极材料与所压接的电偶相同。

所述吸气式可插接小惯性热电偶探头由8部分零组件共同构成先圆管集气、后分离为环面内流并最终被抽入真空泵的收缩-扩张流场通道结构，从进气截面起它们依次是集气头3、探头外壳体4、电偶插座、电偶插针、定位环12、探头尾部壳体13、引气管15及真空泵。由所述集气头3捕获空气流量并完成整流，由所述集气头3内部通道的后部分扩张段配合电偶插座壳体5完成气流的环形分离，由所述探头外壳体4内壁面配合电偶插座壳体5完成亚音速气流的收敛加速、临界流动和局部超音速扩张加速流动，由所述探头外壳体4内壁面配合电偶插针壳体10完成超音速气流的进一步扩张加速流动，由所述电偶插针壳体10配合定位环12和探头尾部壳体13完成超音速气流更进一步的扩张加速流动，由所述探头尾部壳体13配合引气管15及真空泵完成超音速抽气过程。

所述吸气式可插接小惯性热电偶探头由所述集气头3、探头外壳体4、探头尾部壳体13的内壁面和定位环124个环形通道的外壁组成环形流场通道外壁面，由所述电偶插座壳体5、电偶插针壳体10的外轮廓和定位环124个环形通道的内壁组成环形流场通道的内壁面。

所述集气头3设计为厚唇口，增强了内部整流效果并减小了唇口外缘的流动分离损失，内部通道前部分为直管段用于整流和安装电偶，其内径设计与喉部截面的流通面积相匹配，保证超临界状态下集气头3内部微细热电偶2的换热Ma固定在0.6～0.7间的某值且不受速度波动的影响，同时相比于来流速度增大了电偶结点处的对流换热强度，并实现了发动机进气动态温度进气Ma≤0.6 测试信号的保真。

所述探头外壳体4的内通道设置了四处卡爪用于压紧电偶插座壳体5，所述电偶插座壳体5外部设置了一圈卡环与前述四处卡爪配合紧固，卡爪、卡环与探头外壳体4内壁组成的4处环形通道形成内流喉部截面，电偶插座壳体5 的渐变外轮廓与探头外壳体4内壁构成等外径的收缩流场通道与一部分等外径的扩张流场通道。

所述探头外壳体4内壁与所述电偶插针壳体10的渐变外轮廓构成等外径的扩张流场通道；

所述电偶插针壳体10、探头尾部壳体13内壁和定位环12周向的4处环形通道构成了下游的扩张流场通道；

所述真空泵安装在探头尾部壳体13后端；工作时通过所述真空泵对连接探头尾部壳体13的引气管15进行抽气；

所述热电偶支架1、微细热电偶2、电偶插座壳体5、插座陶瓷套管6、插座组件7组成了电偶插座即可插接小惯性电偶头部，所述插针组件8、插针陶瓷套管9、电偶插针壳体10组成了电偶插针，电偶插针、定位环12、探头尾部壳体13、电偶延长线14以及引气管15共同组成可插接小惯性电偶尾部，头部与尾部之间可插接与分离。

通过锁紧螺母11将探头外壳体4与探头尾部壳体13间通过止口定位并锁紧，进而将可插接电偶头部与电偶插针之间通过止口定位并压紧，最终将电偶插针与定位环12通过止口定位并压紧，这样就完成了探头外壳体4、可插接小惯性电偶头部、可插接小惯性电偶尾部和锁紧螺母11的集成、定位与锁紧防松，试验中根据损坏情况可将可插接电偶头部组件完全替换。

所述插座组件7与所述插针组件8组成了小惯性电偶的插接组件，正、负两极的插接组件分别使用与热电偶支架1两极相同的材料加工，消除由非定常温度场导致的电偶回路附加电势。

所述热电偶支架1与所述微细热电偶2共同组成小惯性热电偶的头部结构，热结点安装于集气头3的内部直管段中央；所述热电偶支架1与微细热电偶2 间用高温锡焊熔接，微细热电偶2采用激光焊熔接形成微型热结点，支架与微细电偶共同组成跨流对焊结构，这增强电偶测点的强度及刚度，并结合集气头 3的整流作用可保持强烈且稳定的换热工况；所述电偶支架1与插座组件7之间通过压线钳压接固定，所述电偶延长线14与插针组件8之间通过压线钳压接固定。

在测量时，将所述吸气式可插接小惯性热电偶探头置于动态测温环境中并将电偶延长线14接入动态数采系统，开启真空泵进行抽气，并按照计算好的抽吸压力和流量使探头通道的喉部达到声速状态、喉部截面前段含电偶测试截面形成超临界流场，将电偶实时输出的动态温度信号进行硬件补偿并利用计算机通过多个步骤修正其动态温度测试偏差，最后得到修正后的来流动态温度信号。

吸气式可插接小惯性热电偶探头装配完成后进行通气性检测，并可通过流量计检测真空泵的抽气设置参数是否已使探头通道进入超临界状态。

实施实例1：

本实例公开一种用于航空发动机进气动态温度畸变测试的吸气式可插接小惯性热电偶探头，参见图1至图2，包括热电偶支架1、微细热电偶2、集气头 3、探头外壳体4、电偶插座壳体5、插座陶瓷套管6、插座组件7、插针组件8、插针陶瓷套管9、电偶插针壳体10、锁紧螺母11、定位环12、探头尾部壳体 13、电偶延长线14、引气管15和真空泵。

所述热电偶支架1选用K型裸偶丝或剥皮后的塑包偶丝，直径选取

或

长度9.5mm，其根部与插座组件7通过压接固定，其中正极热电偶支架1与用镍铬加工的插座组件7压接固定、负极极热电偶支架1与用镍硅加工的插座组件7压接固定；

所述微细热电偶2选用K型裸偶丝，直径选取

或

正极、负极长度均为1mm，正、负极通过激光焊熔接，选取球形或柱形焊点直径不大于

的微细热电偶2并用高温电锡焊分别将其正、负两极焊接于同极的热电偶支架1端部，去除多余偶丝长度。

所述插座陶瓷套管6和插针陶瓷套管9的材料选用高温陶瓷Al₂O₃，由陶瓷粉末在模具中烧结成型，瓷管直径不大于

均为双孔，孔距小于2mm，阶梯孔直径、数量和深度根据插座组件7和插针组件8的外形相应确定，孔之间的最小壁厚不小于0.3mm。

所述插座组件7和插针组件8的外形设计参考相关设计规范，最大外径不超过

接插件的材料使用镍铬和镍硅，镍铬材料的插座组件7和插针组件8数量应与镍硅材料的插座组件7和插针组件8一样多，针、孔的配合紧度应满足相关要求，允许表面有镀层。

所述电偶延长线14选用剥皮后的塑包偶丝，直径选取

或

长度自行确定，其正、负极与用同种材料加工的插针组件8压接固定。

所述电偶插座壳体5的外轮廓应根据内流的气动特性和工作流量设计成一定的渐变型面，从头部至尾部壳体外径逐渐增大且应尽量避免轮廓俱曲率的突变；壳体外表面设置有一圈卡环，其外径作为喉部环面通道的内径应与探头外壳体4的内径进行匹配设计以保证设计流量，该尺寸一般不大于

卡环下游应逐渐减小轮廓外径，使气流通过喉部截面后逐渐加速膨胀形成超音速区以隔绝来自下游的气动干扰；电偶插座壳体5与电偶插针壳体10之间通过止口定心，因此应注意插座壳体止口的设计直径与配合公差；壳体内径与插座陶瓷套管6进行过渡配合设计，将压接好的插孔组件7和热电偶支架1穿入插座陶瓷套管6后将插座陶瓷套管6装入电偶插座壳体5的内孔，对壳体头部进行缩口处理以进一步固定内部组件，并在壳体头部孔洞内灌封高温水泥胶105-A以完成对电偶与壳体的绝缘处理；

所述电偶插针壳体10的外轮廓应根据内流的气动特性和工作流量设计成一定的渐变型面，从头部至尾部壳体外径逐渐减小且应尽量避免轮廓俱曲率的突变，壳体头部止口外径应与上游流道外壁直径相匹配；电偶插针壳体10与电偶插座壳体5之间通过止口定心，因此应注意插针壳体止口的设计直径与配合公差；壳体内径与插针陶瓷套管9进行过渡配合设计，将压接好的插针组件8 和电偶延长线14穿入插针陶瓷套管9后将插针陶瓷套管9装入电偶插针壳体 10的内孔，并在壳体尾部腔体内灌封高温水泥胶105-A以完成对电偶与壳体的绝缘处理，塑包偶丝在引出插针陶瓷套管9后即可保留塑包层至最终的采集系统处；

所述集气头3的进口应设计为厚唇口，唇口直径不小于

用于捕获流量、增强内部整流效果并减小唇口外缘的流动分离损失；内部通道前部分设计为直管段用于整流和安装电偶，直管段的内径设计与喉部截面的流通面积匹配设计，保证超临界状态下集气头3内部微细热电偶2的换热Ma固定在0.6～ 0.7间的某值，直径一般不大于

后部分扩张段与电偶插座壳体5配合完成了气流的环形分离，内型面曲率应避免突变而造成气流的突扩分离；外轮廓直径可设计成逐渐变大或等径，同样需避免曲率突变；集气头3通过止口与探头外壳体4定位连接，需注意止口尺寸的设计，两者装配定位后通过激光焊周焊连接，焊透深度不应小于0.8mm；

所述探头外壳体4的外径应与集气头外径匹配并平滑过渡，一般设计成等径结构、直径不大于

壳体尾部外壁设置了一圈卡环与锁紧螺母11相配合进行紧固，探头外壳体4与探头尾部壳体13之间通过止口定位，止口插入深度不少于2mm，周向设计为小间隙配合，并通过锁紧螺母11锁紧；内通道设置了四处卡爪用于压紧前述电偶插座壳体5的卡环，卡爪、卡环与探头外壳体4 内壁组成的四处环形通道形成内流喉部截面，喉部截面面积应与集气头直管段面积进行匹配设计，保证卡爪对喉部环面得阻塞比大不予30％，且集气头内直管段的Ma固定在0.6～0.7间的某值，同时还应校核整个流道各流通截面面积，保证临界截面出现在设计位置且各亚音速截面喉部之前Ma≤0.5；探头外壳体4 内壁与电偶插座壳体5外轮廓构成等外径的收缩流场通道与一部分等外径的扩张流场通道，探头外壳体4内壁与电偶插针壳体10外轮廓构成等外径的扩张流场通道；

所述探头尾部壳体13的螺纹设计与锁紧螺母11相匹配，外轮廓的圆管直径应保持一致且不大于

需设置六方头并打上

的锁丝孔；内部通道前段与探头外壳体4之间通过止口定位，需设计配合尺寸，前段通道直径不大于

后段通道为圆管，内径可设计为

所述定位环12设计成双环面结构，中间通过辐条连接，外环与探头尾部壳体13的前段内孔设计为小间隙配合，并通过探头尾部壳体13的阶梯孔定位，内环设计成阶梯孔，与电偶插针壳体尾部通过止口定心并设计为过渡配合，止口插入后应避免在端面限位应在定位环12的断面限位；定位环12周向设计有四处环形通道，其流通面积应保证接近喉部面积的2倍，内环的中间孔设计为

用于引出电偶延长线14；定位环厚度设计为2.5mm～3mm 便可具备足够的强度与刚度；所述探头尾部壳体13内壁和定位环12周向的四处环形通道构成了进一步扩张的流场通道；

所述锁紧螺母11的结构尺寸设计可参见相关标准，螺纹尺寸不大于M12，需在六方头上打

的锁丝孔；螺母用于锁紧探头外壳体4与探头尾部壳体13，进而将可插接电偶头部与电偶插针之间通过止口定位并压紧，最终将电偶插针与定位环12通过止口定位并压紧，并打上锁丝防松，这样就完成了探头外壳体4、可插接小惯性电偶头部、可插接小惯性电偶尾部和锁紧螺母11的集成、定位与锁紧防松，试验中根据损坏情况可将可插接电偶头部组件完全替换；

装配时，先分别将电偶插座含热电偶支架1、微细热电偶2、电偶插座壳体 5、插座陶瓷套管6、插座组件7和电偶插针含插针组件8、插针陶瓷套管9、电偶插针壳体10、电偶延长线14装配完成，然后将电偶插针、定位环12、探头尾部壳体13装配好组成可接插小惯性电偶尾部，然后将电偶插座安装在可接插小惯性电偶尾部连接好接插件并通过止口定心，接下来将焊接完成的集气头 3和探头外壳体4从电偶插座外部套入至定位卡环处并与探头尾部壳体13的止口定心，最后将锁紧螺母11套入探头外壳体4并与探头尾部壳体13的螺纹配合紧固，直至螺母卡住探头外壳体4外轮廓的卡环并压紧，最后打上锁丝防松。测试时，在探头尾部壳体13的尾部连接引气管15，并通过真空泵将探头内通道抽吸至超临界状态即可进行数据采集。

本发明中集气头、电偶插针/插座壳体与探头外壳体、探头尾部壳体间组成了抽气用收缩-扩张通道，用于制造探头内部的超临界流场以固定电偶测点的绕流Ma数(抵抗来流速度波动的影响)、提高对流换热强度并保护微细偶丝；内流通道的临界截面设计使探头超临界状态下的抽气流量(集气头唇口捕获流量) 不小于唇口面积对应的流管(未受扰动的圆柱形流管，相当于来流完全被捕获未发生亚音速溢流)流量，以保证测点的动态温度波形不失真；电偶插针/插座采用与电偶相同的材料加工，消除了动态温度流场中接插件两端由温度梯度导致的附加温差电势，并使微细电偶测头在畸变试验中被损坏后可及时更换，保证了试验效率和测试可靠性；电偶头部采用微细偶丝和大直径偶丝支架组合焊接的设计结构，通过集气头唇口的整流使微细偶丝热结点始终在跨流对焊的模式下工作，增大了结点对流换热强度，同时也提高了电偶根部的强度和刚度。吸气式可接插小惯性热电偶探头的设计特点可解决发动机进气动态温度畸变场的测试难题，吸气结构的设计使测点的时间常数可减小至25ms以内，电偶工作环境稳定、可靠性良好，更可在试验中及时更换，结合探针结构设计可实现温升率3000K/s以上的非稳态温度场测量，为发动机在进气动态温度畸变条件下的稳定性试验提供了重要的测试技术保障。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种发动机进气总温动态畸变测试的吸气式可插接热电偶探头，其特征在于，包括：热电偶支架(1)、微细热电偶(2)、电偶插座、电偶插针、集气头(3)、探头外壳体(4)、锁紧螺母(11)、定位环(12)、探头尾部壳体(13)、电偶延长线(14)、引气管(15)；

其中，收口的集气头(3)固定在探头外壳体(4)头部，探头外壳体(4)通过锁紧螺母(11)与探头尾部壳体(13)固连在一起；探头尾部壳体(13)套有引气管(15)，以便于通过引气 管(15)与真空泵的抽气口连通；探头外壳体(4)内中部沿周向设置有多个卡爪；

电偶插座头部压接有两根热电偶支架(1)；两根热电偶支架(1)顶部通过微细热电偶(2)连接；电偶插针尾部压接有两根电偶延长线(14)；电偶插座与电偶插针插接；已插接的电偶插座与电偶插针处于探头外壳体(4)和探头尾部壳体(13)内部组成的流场通道；电偶插座外壁设置了一圈与卡爪配合紧固的卡环；定位环(12)为镂空结构，定位环(12)内孔作为电偶插针尾部的止口，定位环(12)由电偶插针压在探头尾部壳体(13)内台阶孔的台阶面上；

热电偶支架(1)根部与插座组件(7)通过压接固定；微细热电偶(2) 正、负极通过激光焊熔接，微细热电偶(2)用高温电锡焊分别将其正、负两极焊接于同极的热电偶支架(1)端部，去除多余偶丝长度；集气头(3)设计为厚唇口，内部通道前部分为直管段，热电偶支架(1)和微细热电偶(2)的前端处于直管段内；

真空泵抽气时，作为流场通道入口流场因集气头(3)的收口收缩，之后的通道为扩张流场通道。

2.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，电偶插座包括：设置有卡爪的电偶插座壳体(5)、插座陶瓷套管(6)、插座组件(7)；电偶插针包括：电偶插针壳体(10)、插针陶瓷套管(9)、插针组件(8)；

其中，通过插座陶瓷套管(6)安装有插座组件(7)，插座组件(7)一端压接有两根热电偶支架(1)，插座组件(7)与插针组件(8)插接；电偶插座壳体(5)与电偶插针壳体(10)通过止口定心；电偶插针壳体(10)通过插针陶瓷套管(9)安装有插针组件(8)。

3.根据权利要求2所述的探头，其特征在于，密封绝缘填充物填充在电偶插座壳体(5)内插座组件(7)和热电偶支架(1)的空隙，还填充在电偶插针壳体(10)内插针组件(8)和电偶延长线(14)的空隙。

4.根据权利要求2所述的探头，其特征在于，集气头(3)后部分扩张段与电偶插座壳体(5)配合完成了气流的环形分离，集气头(3)的前部分直管段的内径设计与喉部截面的流通面积相匹配。

5.根据权利要求2所述的探头，其特征在于，插座组件(7)和插针组件(8)分别使用与热电偶支架(1)两极相同的材料加工。

6.根据权利要求2所述的探头，其特征在于，卡爪、卡环与探头外壳体(4)内壁组成的四处环形通道形成内流喉部截面，电偶插座壳体(5)外轮廓与探头外壳体(4)内壁构成了等外径的收缩流场通道与一部分等外径的扩张流场通道。

7.根据权利要求6所述的探头，其特征在于，所述探头外壳体(4)内壁与所述电偶插针壳体(10)外轮廓构成了等外径的扩张流场通道；所述探头尾部壳体(13)内壁和定位环(12)周向的四处环形通道构成了扩张的流场通道；所述真空泵安装在探头尾部壳体(13)后端；工作时，通过所述真空泵对连接探头尾部壳体(13)的引气管(15)进行抽气以制造超临界流场。

8.根据权利要求1所述的探头，其特征在于，热电偶支架(1)与所述微细热电偶(2)共同组成小惯性热电偶的头部结构，热结点安装于集气头(3)的内部直管段中央；所述热电偶支架(1)与微细热电偶(2)间用高温锡焊熔接，微细热电偶(2)采用激光焊熔接形成微型热结点，支架与微细电偶共同组成跨流对焊结构。

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