CN207703444U - 一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置 - Google Patents
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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。本实用新型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
技术领域
本实用新型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。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题：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。
本实用新型的技术方案是：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。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型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)本实用新型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)本实用新型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为本实用新型的结构示意图。
图3为本实用新型中测量探头和转接段结构示意图。
图4为本实用新型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。
本实用新型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。
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任意一项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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721876019.8U CN207703444U (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201721876019.8U CN207703444U (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207703444U true CN207703444U (zh) | 2018-08-07 |
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ID=63029551
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| CN201721876019.8U Active CN207703444U (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 一种空气舵表面冷壁热流密度和压力测量装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN207703444U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107991057A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-04 | 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 |
| CN110307958A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-08 | 北京航空航天大学 | 一种高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置 |
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2017
- 2017-12-28 CN CN201721876019.8U patent/CN207703444U/zh active Active
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