一种内流道阻力测量方法技术

本发明专利技术涉及一种内流道阻力测量方法，通过可调谐半导体激光吸收光谱技术测得气流的温度和选定的目标气体分子的分压，根据能量守恒和道尔顿分压定律、并结合风洞运行参数，计算出内流道进出口气流的马赫数和静压，从而获得内流道进出口气流动量差，再由动量定理获得内流道阻力。本发明专利技术采用非侵入式测量，激光穿过待测流场获得吸收信息而不影响流场分布，解决了测量过程中总静压法的流场干扰问题和测力天平测量法的流道破坏和缝隙密封等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内流道阻力测量方法，属于风洞试验领域。
技术介绍
吸气式高超声速飞行器既能实现全球快速到达，又可低成本进入空间，是当前国内外高超声速领域的研究热点之一。这种以超燃冲压发动机为动力的飞行器普遍采用机体/推进一体化设计(如X-43A、X-51A)，存在强烈的内外流干扰，使得内流道的流动特性和气动特性对飞行器气动特性产生重要了影响，从而对通气模型内流道阻力的精确测量提出了迫切需求，以解决飞行器推阻特性分析所面临内流道阻力扣除难题。目前，风洞试验获得吸气式高超声速飞行器通气模型内流道阻力的方法有两种：一种是通过总静压法测量通气模型内流道进出口气流动量差的方法获得；另一种则是采用测力天平直接测量内流道气动力特性。其中，总静压法需要在内流道出口安装较密集的总压测量管，属于侵入式测量方法，存在流场干扰问题，同时测量准确性严重依赖于吸气式高超声速飞行器内流道进出口流场的不均匀性；测力天平直接测量法需要将内外流道从物理上解耦、剖分内外流两个独立部件、实现内流道部件的天平安装，不仅存在流道破坏问题，而且存在内外流道解耦产生的缝隙密封难题，同时还要考虑密封介质及缝隙漏流的干扰程度和修正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内流道阻力测量方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据风洞试验气体确定测量内流道阻力的目标气体组分，选择该目标气体组分对应的吸收谱线1和2构成谱线对；(2)建立基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的内流道阻力测量系统；(3)采用内流道阻力测量系统测量进口处和出口处目标气体组分吸收谱线1和2的积分吸收率，再由Beer‑Lambert吸收定律确定的“积分吸收率之比与温度之间的单值函数关系”计算内流道进口处和出口处气流的静温；(4)使内流道进、出口截面处气流的总温与风洞来流总温一致，计算内流道进口处和出口处气流的马赫数Ma；(5)根据Beer‑Lambert吸收定律，计算内流道进口处和出口处目标气...

【技术特征摘要】
1.一种内流道阻力测量方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据风洞试验气体确定测量内流道阻力的目标气体组分，选择该目标气体组分对应的吸收谱线1和2构成谱线对；(2)建立基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的内流道阻力测量系统；(3)采用内流道阻力测量系统测量进口处和出口处目标气体组分吸收谱线1和2的积分吸收率，再由Beer-Lambert吸收定律确定的“积分吸收率之比与温度之间的单值函数关系”计算内流道进口处和出口处气流的静温；(4)使内流道进、出口截面处气流的总温与风洞来流总温一致，计算内流道进口处和出口处气流的马赫数Ma；(5)根据Beer-Lambert吸收定律，计算内流道进口处和出口处目标气体组分的分压；(6)根据道尔顿分压定律，计算内流道进口处和出口处气流的静压p；(7)根据理想气体状态方程，计算内流道进口处和出口处气流的动量差ΔP；(8)根据动量定理，获得内流道阻力D。2.根据权利要求1所述内流道阻力测量方法，其特征在于，风洞试验气体为空气，目标气体为氧气，选取吸收谱线1的中心频率为13100.822320cm-1，吸收谱线2的中心频率为213041.125130cm-1构成谱线对。3.根据权利要求1或2所述内流道阻力测量方法，其特征在于，内流道阻力测量系统包括信号发生器、两台激光控制器、两台激光器、单模光纤、耦合器、分束器、第一准直器、第二准直器、第一探测器、第二探测器和数据采集系统；信号发生器生成两路相位相差180°的半锯齿波信号，分别发送到两台激光控制器，两台激光控制器各控制一台激光器，使两台激光器的中心频率分别为吸收谱线1的中心频率和吸收谱线2的中心频率，两台激光器产生两束激光，两束激光经耦合器耦合到一根单模光纤，再由分束器分成两束光，其中一束光光传输至内流道进口处的第一准直器，穿过内流道进口截面气流后，由布置内流道进口处的第一探测器接收，并转变成电信号，输入到数据采集系统，获得进口处吸收谱线1和2的原始吸收强度信号；另一束光传输至布置内流道出口处第二准直器，穿过内流道出口截面气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢洪波，陈星，王丹，文帅，
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