A method of measuring the surface heat flow of a buried thermocouple is made. By installing the thermocouple hole on the inner surface of the model material of the aircraft, the integrity of the model surface is guaranteed. In the case of the relationship between the temperature variation with the thermal potential and the relationship of the thermoelectric potential with time without affecting the measurement accuracy, the temperature varies with time. In the calculation process, the derivative relation is directly reflected by the differentiator of the acquisition system to ensure the accuracy of the calculation. At the same time, the calculation of the surface heat flow value is completed according to the derivation relation of the derived derivative and the parameters of the thermocouple and the model material of the aircraft. The accuracy is high, the stability is good, and the operation is simple.
【技术实现步骤摘要】
一种内埋式热电偶表面热流测量方法
本专利技术涉及一种内埋式热电偶表面热流测量方法,属于高速飞行器气动热试验领域。
技术介绍
高超声速飞行器在高马赫数飞行时将会出现非常严重的“热障”问题,因此高超声速飞行器的表面热防护直接关系到高超声速飞行器的飞行安全,而在高超声速飞行器实际发展过程中,其表面温度和热流的测量方法一直是制约高超声速飞行器发展的关键问题之一。高超声速飞行器的表面热环境特点是高马赫数,高温和高热流,尤其是对于再入高超声速飞行器,在其再入过程的几分钟内,表面热流密度往往会达到MW/m2的量级,驻点温度会出现接近1800℃的高温区。同时高超声速条件对于飞行器的表面要求非常高,采用嵌入式传感器会破坏表面的流动形式,产生干扰波系结构,从而影响表面热流的测量精度。严重的甚至会由于破坏了飞行器的防热层,导致飞行任务失败。目前在高超声速环境中能够实现模型表面热流测量的方法有多种,如量热计,红外热图,荧光热图等。量热计做为应用最广泛的热流测量方法,已有近百年的历史,属于经典的接触式热流测量技术,但是需要在模型表面加工与量热计尺寸一致的安装孔,因此在实际测量中量热计和同轴热电偶的结构匹配和热匹配要求较高。量热计的类型有很多,对于高超声速飞行器的热流测量,主要可以分为两类,一种是基于一维瞬态热传导原理的量热计,如零点量热计,瞬态塞式量热计,薄壁量热计等。这类量热计结构简单、响应快、尺寸小,可以进行布点测量,但是大多难以承受长时间加热,在高超声速飞行器的热流测量应用中限制较大。另一种是基于能量平衡原理的量热计,如水卡量热计,这种量热计采用稳态测量方法,具有测量热流范围 ...
【技术保护点】
1.一种内埋式热电偶表面热流测量方法,其特征在于步骤如下:(1)对所选热电偶进行标定,获取热电偶参数;(2)将所选热电偶内嵌于飞行器模型表面并接入采集系统,控制采样频率并获取该热电偶的热电势随时间变化的前三阶导数测量值;(3)根据步骤(1)标定热电偶所得参数及步骤(2)所得测量值计算热电偶温度随时间变化的导数关系式;(4)确定飞行器模型材料参数,并根据步骤(3)所得导数关系式计算ti时刻热电偶内嵌位置热流值及该位置热流值随时间变化的导数关系式;(5)根据步骤(4)所述导数关系式及热电偶与飞行器模型材料相关参数计算模型表面ti时刻的热流值。
【技术特征摘要】
1.一种内埋式热电偶表面热流测量方法,其特征在于步骤如下:(1)对所选热电偶进行标定,获取热电偶参数;(2)将所选热电偶内嵌于飞行器模型表面并接入采集系统,控制采样频率并获取该热电偶的热电势随时间变化的前三阶导数测量值;(3)根据步骤(1)标定热电偶所得参数及步骤(2)所得测量值计算热电偶温度随时间变化的导数关系式;(4)确定飞行器模型材料参数,并根据步骤(3)所得导数关系式计算ti时刻热电偶内嵌位置热流值及该位置热流值随时间变化的导数关系式;(5)根据步骤(4)所述导数关系式及热电偶与飞行器模型材料相关参数计算模型表面ti时刻的热流值。2.根据权利要求1所述的一种内埋式热电偶表面热流测量方法,其特征在于:所述步骤(1)中,所述热电偶参数包括标定公式系数am、热电偶时间常数τ,其中热电偶标定公式系数am的计算方法如下:式中,T为所选时刻热电偶所测温度,V为所选时刻热电偶输出的热电势,热电偶时间常数τ直接测量得到,m为热电偶标定公式阶数。3.根据权利要求2所述的一种内埋式热电偶表面热流测量...
【专利技术属性】
技术研发人员:马元宏,赵学军,向星居,
申请(专利权)人:中国航天空气动力技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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