CN211978276U - 一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，包括量热薄片(1)、铂金膜(2)、隔热粘结结构(3)、安装基座(4)，通过将薄膜电阻温度计的铂金膜(2)溅射到铜量热薄片(1)背面，利用铂金膜(2)电阻变化测量铜量热薄片(1)的温度变化，实现了高焓激波风洞燃烧场高热流环境的测量，解决了现有传感器难以满足高马赫数超燃冲压发动机热环境测量需求的问题，结构简单、稳定，测量精度满足要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，属于热环境研究领域。
背景技术
目前地面热环境测量试验使用的热流传感器主要为薄膜电阻温度计、同轴热电偶和量热计，其中前两者主要用于高超声速脉冲风洞的气动热试验，量热计则主要用于试验时间较长的气动热试验，在低马赫数超燃冲压发动机燃烧场热环境测量试验中得到了广泛的应用。
然而受加热能力限制，高马赫数超燃冲压发动机目前只能在高焓激波风洞或膨胀风洞中进行，如美国的LENS和HYPULSE、澳大利亚的T4、日本的HIEST、德国的HEG等。然而这类试验设备的运行时间都很短，一般只有几个毫秒，使现有的薄膜电阻温度计、同轴热电偶和量热计等热流传感器难以满足高马赫数超燃冲压发动机热环境测量需求。薄膜电阻温度计直接与气流接触，灵敏度高，在气流冲刷下薄膜组织和物性参数会发生改变，使用次数受限，一般在3～5次。同轴热电偶抗冲刷强，直接与气流接触也可以长时间使用，但安装时或几次使用后需进行表面打磨，使其表面的微细节点处于良好的连接状态，而打磨的差异可使微细节点处材料的吸热系数误差达20％，而且在内流道应用时打磨较不方面。常规的量热计主要应用在试验时间较长的气动热测量试验中，在低马赫数超燃冲压发动机燃烧场热环境测量试验中得到了广泛的应用，受响应时间限制无法直接在高焓激波风洞或膨胀风洞中使用。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是：针对目前现有技术中，现有传感器难以满足高马赫数超燃冲压发动机热环境测量需求的问题，提出了一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置。
本实用新型解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，量热薄片、铂金膜、隔热粘结结构、安装基座，所述安装基座为顶端直径小于底端的中空圆柱体，安装基座顶端内侧设置有安装槽，所述量热薄片设置于该安装槽内，铂金膜紧贴量热薄片下表面设置，量热薄片通过上表面与待测气流直接接触，隔热粘结结构紧贴铂金膜及量热薄片下表面，对量热薄片、铂金膜位置进行进一步固定并阻隔热量传递，所述安装基座底端通过螺纹与外部测量部位相连。
还包括导线，所述导线输入端与铂金膜相连，输出端与外部计算机连接，所述铂金膜通过焊接导线将测量数据发送至外部计算机进行处理。
所述量热薄片材料为紫铜，厚度范围为0.03mm～0.2mm。
所述铂金膜沿量热薄片下表面圆弧溅射形成。
所述铂金膜设置有用于连接铂金膜与导线的焊点，位于量热薄片下表面中心位置。
所述铂金膜溅射区域包括弧形区域及直线区域，铂金膜厚度约6～10微米、宽度0.1～0.2mm。
所述隔热粘结结构由耐高温双组份A.B反应型结构胶黏剂组成。
所述隔热粘结结构为圆柱体规格，直径不小于量热薄片直径的80％，高度1mm～5mm。
所述安装基座为不锈钢材料，外表面为光壁及螺纹组成的台阶结构。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型提供的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，充分利用铜箔量热计的耐冲刷和薄膜电阻温度计的快速响应等优势，通过将薄膜电阻温度计的铂金膜溅射到铜量热薄片背面，利用铂金膜电阻变化测量铜量热薄片的温度变化，实现了高焓激波风洞燃烧场高热流环境的测量，测量热流范围大，同时可通过控制铜量热薄片的厚度降低响应时间，避免铂金膜的气流冲刷并降低气流中颗粒物撞击引起的热流噪声，能够满足高马赫数超燃冲压发动机热环境测量需求；
(2)本实用新型采用的铂金膜溅射特征为圆弧与直线组合轨迹，较传统的S型轨迹在量热薄片上的覆盖面积更大，能够更好地反应量热薄片的温度变化，同时采用光壁与管螺纹组合而成的不锈钢台阶结构作为基座，准确控制传感器与模型平程度，较为容易安装。
附图说明
图1为实用新型提供的热环境测量装置结构示意图；
图2为实用新型提供的铂金膜结构示意图；
具体实施方式
一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，用于测量燃烧场热环境下的气流数据，主要包括量热薄片1、铂金膜2、隔热粘结结构3、安装基座4，其中安装基座4为圆柱体结构，外表面设计为光壁及螺纹组成的台阶结构，直径较短一端为顶端，另一端为底端，为测量装置的主体；
如图1所示，安装基座4为不锈钢材料，顶端内侧设置有专门放置量热薄片1的安装槽，与量热薄片1匹配安装，量热薄片1设置于安装槽内，用于吸收燃烧场高温气流向其传递的热量，上表面与待测气流直接接触，下表面溅射设置有铂金膜2，铂金膜2紧贴量热薄片1下表面设置，溅射到量热薄片上作为测温敏感元件，用于测量所述薄铜片的温度变化；
其中，铂金膜2沿量热薄片1下表面圆弧溅射形成，为弧形区域及直线区域结合形状，厚度约8微米，宽度约0.15mm，，设置有用于连接铂金膜2与导线202的焊点204，焊点204位于量热薄片1下表面中心位置，用于测量量热薄片1的温度变化数据，并通过输入端与铂金膜2相连、输出端与外部计算机连接的焊接导线202，将所得测量数据发送至外部进行处理；
隔热粘结结构3用于阻隔量热薄片1和铂金膜2的热量向外界传递及固定所述量热薄片，紧贴铂金膜2及量热薄片1的下表面对二者进一步固定，由耐高温双组份A.B反应型结构胶黏剂组成，具体规格为圆柱体规格，直径不小于量热薄片1直径的80％，高度1mm～5mm。
下面结合具体实施例进行进一步说明：
在本实施例中，量热薄片1材料选取紫铜，厚度具体为0.1mm，测量装置整体结构及铂金膜2溅射形状如图2所示，圆弧部分直径为2.1mm，直线部分长度为1.2mm，焊点均位于量热薄片1下表面中心位置，隔热粘结结构3选用耐高温双组份A.B反应型结构胶黏剂，圆柱形隔热粘结结构3直径为2mm，高度为2.5mm，安装基座4规格具体为：底端外部结构为M4×5的一字型外螺纹结构，顶端外部结构直径3mm、高度2mm的光滑圆柱,内部为直径2mm的沉头圆柱孔，沉头孔的直径2.6mm、深0.2mm。
本实用新型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)
1.一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于包括：量热薄片(1)、铂金膜(2)、隔热粘结结构(3)、安装基座(4)，所述安装基座(4)为顶端直径小于底端的中空圆柱体，安装基座(4)顶端内侧设置有安装槽，所述量热薄片(1)设置于该安装槽内，铂金膜(2)紧贴量热薄片(1)下表面设置，量热薄片(1)通过上表面与待测气流直接接触，隔热粘结结构(3)紧贴铂金膜(2)及量热薄片(1)下表面，对量热薄片(1)、铂金膜(2)位置进行进一步固定并阻隔热量传递，所述安装基座(4)底端通过螺纹与外部测量部位相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：还包括导线(202)，所述导线(202)输入端与铂金膜(2)相连，输出端与外部计算机连接，所述铂金膜(2)通过焊接导线(202)将测量数据发送至外部计算机进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：所述量热薄片(1)材料为紫铜，厚度范围为0.03mm～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：所述铂金膜(2)沿量热薄片(1)下表面圆弧溅射形成。
5.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：所述铂金膜(2)设置有用于连接铂金膜(2)与导线(202)的焊点(204)，位于量热薄片(1)下表面中心位置。
6.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：所述铂金膜(2)溅射区域包括弧形区域及直线区域，铂金膜(2)厚度约6～10微米、宽度0.1～0.2mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：所述隔热粘结结构(3)由耐高温双组份A.B反应型结构胶黏剂组成。
8.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：所述隔热粘结结构(3)为圆柱体规格，直径不小于量热薄片(1)直径的80％，高度1mm～5mm。
9.根据权利要求1所述的一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置，其特征在于：所述安装基座(4)为不锈钢材料，外表面为光壁及螺纹组成的台阶结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202020409850.8U CN211978276U (zh) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | 一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置 |
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| CN202020409850.8U CN211978276U (zh) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | 一种用于高焓激波风洞燃烧场的热环境测量装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115452180A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-09 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种高焓气流恢复温度测量方法及测量装置 |
| CN116380402A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-07-04 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 用于高焓膨胀风洞的瞬态辐射热流传感器及安装制作方法 |
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| CN115452180B (zh) * | 2022-09-23 | 2024-03-29 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种高焓气流恢复温度测量方法及测量装置 |
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| CN116380402B (zh) * | 2023-05-26 | 2023-08-18 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 用于高焓膨胀风洞的瞬态辐射热流传感器的安装制作方法 |
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