一种脱落插座热流密度和压力测量装置制造方法及图纸

一种脱落插座热流密度和压力测量装置，包括：弧面探头、支架、底板、热流传感器、压力传感器；弧面探头上表面的弧面与设置脱落插座的飞行器弧面保持一致，弧面探头的下表面固定外部脱落插座中的套筒；支架固定安装在外部喷管上，气流方向平行于弧面探头的上表面；弧面探头、支架、底板依次连接形成密闭壳体；底板开有走线孔，多个热流传感器和压力传感器安装在弧面探头下表面，多个热流传感器和压力传感器的尾线穿过走线孔连接外部测试设备。本发明专利技术解决了风洞试验中脱落插座表面和底部冷壁热流密度和压力测量问题，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。

【技术实现步骤摘要】
一种脱落插座热流密度和压力测量装置
本专利技术涉及一种脱落插座热流密度和压力测量装置，属于航天飞行器地面气动热试验

技术介绍
为了解决飞行器脱落插座的防热问题，需要对脱落插座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。脱落插座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脱落插座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和图2所示，目前还没有专门针对脱落插座外形的测量装置，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脱落插座外形的测量装置。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种脱落插座热流密度和压力测量装置，解决了脱落插座防热材料考核试验中脱落插座表面和底部冷壁热流密度和压力测量问题。本专利技术的技术方案是：一种脱落插座热流密度和压力测量装置，包括：弧面探头、支架、底板、热流传感器、压力传感器、安装部、连接部；所述弧面探头上表面的弧面与设置脱落插座的飞行器弧面保持一致，所述弧面探头的下表面固定有外部脱落插座中的套筒；所述弧面探头开有多个用于连接热流传感器或压力传感器的连接孔；所述弧面探头开有适配孔，所述适配孔和所述套筒的通孔配合；所述支架固定安装在外部喷管上，使喷管的气流方向平行于所述弧面探头的上表面；所述弧面探头、支架、底板依次连接形成密闭壳体；所述底板开有走线孔，多个热流传感器和压力传感器安装在弧面探头上，所述多个热流传感器和压力传感器的尾线穿过所述走线孔连接外部测试设备。所述连接孔包括多个用于安装热流传感器的热流测量孔和多个用于连接压力传感器的压力测量孔。所述多个热流传感器的热流测量孔在所述弧面探头上均布。所述多个的热流测量孔在所述弧面探头排列成三排三列的矩阵，其中，第二排和第二列中热流测量孔的数量均为二。所述弧面探头上的多个压力测量孔沿所述适配孔轴线周向均布。所述弧面探头开有两个压力测量孔，所述两个压力测量孔轴线关于所述适配孔的轴线对称。所述两个压力测量孔的轴线距离与所述适配孔孔径的比值范围为1.5～1.9。所述弧面探头通过连接部固定连接所述底板。所述连接部包括4个螺杆，所述螺杆的一端连接弧面探头的下表面，另一端连接底板。所述支架通过安装部固定在外部喷管上。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术解决了飞行器脱落插座表面和底部冷壁热流密度和压力测量问题，解决了现有技术无法解决的问题。(2)本专利技术对插座孔采用套筒加插座探头组合设计，方便底部冷壁热流密度传感器和测压紫铜管的安装。(3)本专利技术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，避免损坏脱落插座。附图说明图1为现有测量装置平板模型结构示意图；图2为现有测量装置驻点模型结构示意图；图3为脱落插座表面和底部冷壁热流密度曲线；图4为脱落插座表面和底部压力曲线；图5为本专利技术测量装置结构示意图；图6为本专利技术测量装置使用示意图；图7为本专利技术测量装置装配示意图。具体实施方式本专利技术采用与飞行器脱落插座防热结构件外形相同的探头设计，结合塞式量热计技术和动态测压技术，将热流密度参数和压力参数转化成电压信号传输给采集箱和测试电脑。测量前将装置固定在喷管出口前，然后开车至流场稳定后停车，测得的温度随时间的变化率可直接换算出冷壁热流密度，表面压力通过压力传感器15直接测得。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的描述。如图5所示，脱落插座热流密度和压力测量装置，包括圆弧探头1、插座探头3、支架4、底板5、热流测量孔6、压力测量孔7、螺杆8、安装部、热流传感器14、压力传感器15；弧面探头1上表面的弧面与设置脱落插座的飞行器弧面保持一致，所述弧面探头1的下表面用于固定外部脱落插座中的套筒2；所述弧面探头1开有多个连接孔，所述连接孔用于连接热流传感器14或压力传感器15；所述弧面探头1开有适配孔，所述适配孔和所述套筒2的通孔配合；如图6所示，支架4固定安装在外部喷管上，使喷管的气流方向平行于所述弧面探头1的上表面；所述弧面探头1、支架4、底板5依次连接形成密闭壳体；所述底板5开有走线孔11，多个热流传感器14和压力传感器15安装在弧面探头1上，所述多个热流传感器14和压力传感器15的尾线穿过所述走线孔11连接外部测试设备。连接孔包括多个用于安装热流传感器14的热流测量孔6和多个用于连接压力传感器15的压力测量孔7。弧面探头1上均布有多个热流传感器14的热流测量孔6，多个的热流测量孔6在所述弧面探头1排列成三排三列的矩阵，其中，第二排和第二列中热流测量孔6的数量均为二。弧面探头1上的多个压力测量孔7沿所述适配孔轴线周向均布。弧面探头1开有两个压力测量孔7，所述两个压力测量孔7轴线关于所述适配孔的轴线对称。两个压力测量孔7的轴线距离与所述适配孔孔径的比值范围为1.5～1.9，优选的为1.78。弧面探头1通过连接部固定连接所述底板5。连接部包括4个螺杆8，所述螺杆的一端连接弧面探头1的下表面，另一端连接底板5。所述支架4通过安装部固定在外部喷管上。安装部包括：固定轴9、固定块10。固定轴9和固定块10数量均为2个，两者配对安装在支架4上，整个测量装置通过两者固定喷管上。热流传感器14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。压力测量孔7焊接紫铜管并连接压力传感器15。热流传感器14的热电偶线和压力传感器15的尾线从底板5中间的走线孔11引出，连接外部采集箱和测试电脑。安装过程如下：如图7所示，插座探头3安装在套筒2下面，套筒2安装在圆弧探头1下面，圆弧探头1安装在支架4内，底板5通过16个螺钉和底板固定孔13安装在支架4下面，圆弧探头1下面的螺杆8穿过底板5上的螺杆固定孔12后带上螺帽对圆弧探头1进行固定，固定轴9和固定块10配对安装在支架4上；8个热流传感器14安装在上圆弧探头1上，呈“3-2-3”分布，1个热流传感器14安装在插座探头3中心；3个压力传感器15中2个布置在圆弧探头1中间圆孔两侧，1个压力传感器15布置在插座探头3上中心处的热流传感器14附近。实施例脱落插座热流密度和压力测量装置长度323mm，宽度320mm，高度95mm。圆弧探头1长260mm，宽260mm，高30mm，外表面曲率半径为371mm，中间大孔直径为60mm，材料选用20号钢。圆弧探头1下面连接4个螺杆8，螺杆8穿过底板5后带螺帽，以防止圆弧探头1在测量过程中掉落。圆弧探头1上呈“3-2-3”分布安置8个热流传感器14。热流传感器14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5个热电偶测得，并通过计算得到脱落插座表面和底部测点上的冷壁热流密度。圆弧探头1上安置2个压力测量孔7，两者布置在中间圆孔的两侧；压力测量孔7后面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱落插座热流密度和压力测量装置，其特征在于，包括：弧面探头(1)、支架(4)、底板(5)、热流传感器(14)、压力传感器(15)；所述弧面探头(1)上表面的弧面与设置脱落插座的飞行器弧面保持一致，所述弧面探头(1)的下表面固定有外部脱落插座中的套筒(2)；所述弧面探头(1)开有多个用于连接热流传感器(14)或压力传感器(15)的连接孔；所述弧面探头(1)开有适配孔，所述适配孔和所述套筒(2)的通孔配合；所述支架(4)固定安装在外部喷管上，使喷管的气流方向平行于所述弧面探头(1)的上表面；所述弧面探头(1)、支架(4)、底板(5)依次连接形成密闭壳体；所述底板(5)开有走线孔(11)，多个热流传感器(14)和压力传感器(15)安装在弧面探头(1)上，所述多个热流传感器(14)和压力传感器(15)的尾线穿过所述走线孔(11)连接外部测试设备。

【技术特征摘要】
1.一种脱落插座热流密度和压力测量装置，其特征在于，包括：弧面探头(1)、支架(4)、底板(5)、热流传感器(14)、压力传感器(15)；所述弧面探头(1)上表面的弧面与设置脱落插座的飞行器弧面保持一致，所述弧面探头(1)的下表面固定有外部脱落插座中的套筒(2)；所述弧面探头(1)开有多个用于连接热流传感器(14)或压力传感器(15)的连接孔；所述弧面探头(1)开有适配孔，所述适配孔和所述套筒(2)的通孔配合；所述支架(4)固定安装在外部喷管上，使喷管的气流方向平行于所述弧面探头(1)的上表面；所述弧面探头(1)、支架(4)、底板(5)依次连接形成密闭壳体；所述底板(5)开有走线孔(11)，多个热流传感器(14)和压力传感器(15)安装在弧面探头(1)上，所述多个热流传感器(14)和压力传感器(15)的尾线穿过所述走线孔(11)连接外部测试设备。2.根据权利要求1所述的一种脱落插座热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述连接孔包括多个用于安装热流传感器(14)的热流测量孔(6)和多个用于连接压力传感器(15)的压力测量孔(7)。3.根据权利要求2所述的一种脱落插座热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述多个热流传感器(14)的热流测量孔(6)在所述弧面探头(1)上均布。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢旭，欧东斌，许考，张友华，张敏莉，
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