基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法技术
Measurement method of angle of attack based on micro flexible flexible film sensor array
A method for measuring angle of attack based on a micro flexible thermal film sensor array relates to an air space data system angle of attack sensor. Provide temperature measurements, but also directly realizes the speed, angle of attack and simple solution to achieve the miniaturization of sensors, reduce the cost and improve the maintenance of the angle measurement method of micro flexible hot film sensor array based on. Micro flexible hot film sensor array layout; temperature and velocity measurements under different angle conditions; low speed subsonic airfoil angle calculation; supersonic airfoil angle calculation.
【技术实现步骤摘要】
基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法
本专利技术涉及飞机大气数据系统攻角传感器，尤其是涉及基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法。
技术介绍
对于翼型而言，攻角一般定义为翼弦与来流速度之间的夹角，抬头为正，低头为负，常用符号α表示。攻角大小与飞行器的空气动力密切相关，飞行器的升力系数和阻力系数都是攻角的函数[1]，所以攻角是一种非常重要的机载大气数据系统信息。攻角的获取方式不一，主要分为基于传统的攻角传感器测定和基于大气数据系统进行直接解算两种方向，但现有方式都有一定的缺陷，有待改进[2]。热线测量技术一直是流体测速领域的主要技术之一[3]。但热线敏感元件容易断裂、破损和污染，维护成本高，限制了热线风速仪的使用环境。针对以上的热线特性，Ling等人引入了热膜作为研究湍流度的工具，热膜具有不易氧化和损坏，热电特性稳定的特点[4-5]，可在工业环境中长期可靠使用。热敏阵列已经被广泛用来测量边界层分离点和进行流动可视化研究[6-7]，此外，也被用来测量平板流动方向[8-9]。随着MEMS技术的发展，美国加州理工大学的FuKangJiang,Chih-MingHo教授已经成功利用微型掺杂多晶硅作为热敏元件检测出三角翼前缘表面的流体分离点[10]，一般的MEMS微传感器是基于硅基的非柔性器件，仅能够对平面或曲率很小的表面的流场情况进行测量[11-12]，然而在实际应用中，更多地需要能够适应各种非平面表面的测量，甚至是高曲率表面的测量，这使得传统的硬质衬底的MEMS传感器受到了限制，较难完成这一任务。近年来，聚合物作为MEMS应用中一类新的重要材料脱颖而出，实现...
【技术保护点】
基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法，其特征在于包括以下步骤：1)微型柔性热膜传感器阵列布置；2)不同攻角条件下温度和速度测量；3)低速‑亚声速翼型攻角解算；4)超声速翼型攻角解算。
【技术特征摘要】
1.基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法，其特征在于包括以下步骤：1)微型柔性热膜传感器阵列布置；2)不同攻角条件下温度和速度测量；3)低速-亚声速翼型攻角解算；4)超声速翼型攻角解算。2.如权利要求1所述基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法，其特征在于在步骤1)中，所述微型柔性热膜传感器阵列布置的具体方法如下：微型柔性热膜传感器包括聚合物柔性衬底薄膜层、热敏元件薄膜层、引线层、封装保护层，所述聚合物柔性衬底薄膜层贴附于平面翼型表面并弯曲贴附于各种非平面翼型表面,使得对翼面结构的破坏趋于最小，对于低速-亚声速翼型的传感器阵列设计选择安装在低速-亚声速翼型的前缘，低速-亚声速机翼的前缘呈半圆形或过渡的光滑曲面，条状的微型柔性热膜传感器阵列贴附在机翼前缘，相对于对称轴而言,机翼前缘每个敏感元件的纬度角可分别为±90°、±60°、±30°、±0°，从而使得低速-亚声速翼型传感器的阵列布置能在翼型前缘表面均匀分布，对于超声速翼型传感器阵列设计选择安装在菱形超声速翼型的上表面或下表面任意一侧，由于超声速翼型前缘尖锐，条状的微型柔性热膜传感器阵列只能贴附在机翼表面,相对于对称轴而言,机翼表面每个敏感元件的纬度角分别为60°、50°、40°、30°，从而使得超声速翼型传感器布置阵列能在翼型上表面均匀分布。3.如权利要求1所述基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法，其特征在于在步骤1)中，所述聚合物柔性衬底薄膜层采用柔性聚酰亚胺，柔性衬底厚度为50～10μm。4.如权利要求1所述基于微型柔性热膜传感器阵列的攻角测量方法，其特征在于在步骤2)中，所述不同攻角条件下温度和速度测量的具体方法如下：微型柔性热膜传感器温度与速度测量时包括速度边界层、温度边界层、功能电路，假设热敏元件的强迫热对流到流体中的热量Q1+Q5占其自身发热热量的绝大部分的情况下,将柔性热膜传感器表面暴露在来流中,将会产生从衬底处速度由0逐渐变化到U的速度边界层，来流上下游对传感器不均匀冷却则会产生从热敏元件薄膜层表面处温度Tc到来流温度T0的温度边界层，随着速度边界层和温度边界层的发展，在气流方向与热敏元件薄膜层垂直的情况下，功能电路采用恒温差控制模式,利用一个闭环控制使得热敏元件薄膜层表面温度Tc高于T0,并保持其温差ΔT＝Tc-T0恒定，则热平衡时的热敏元件薄膜层表面温度Tc仅与局部流速...
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