电弧风洞喷管焓降测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了电弧风洞喷管焓降测量装置及测量方法，涉及电弧风洞热防护材料地面考核试验技术领域，包括电弧加热器，电弧加热器具有喷管，喷管的内壁沿周向不同区域的设有绝热部和冷却部，喷管的出口外设有可移动位置的试验模型，试验模型的一侧设有测温装置；本发明专利技术通过在电弧加热器的喷管内设置绝热部，可以将喷管特制为单侧壁绝热喷管，通过测温装置对试验模型表面在喷管冷却部及绝热部出口处的不同气流焓值进行对比测试试验，定量测量喷管焓降，量化喷管焓降程度，满足了电弧风洞中流场总焓测量技术方面的要求。总焓测量技术方面的要求。总焓测量技术方面的要求。

【技术实现步骤摘要】
电弧风洞喷管焓降测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及电弧风洞热防护材料地面考核试验
，尤其是涉及电弧风洞喷管焓降测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]飞行器在大气中以高超声速飞行时，头部会形成强激波，波后气体会被压缩至高温高压状态，对飞行器进行源源不断的气动加热作用，因此热防护系统的可靠性变得尤为重要。由于飞行试验成本过高，高超声速飞行器热防护材料的筛选及考核通常在地面高焓设备中进行，电弧风洞通过电弧加热器产生高温高压气流，能够长时间稳定运行，可以来模拟飞行试验状态，是防热材料地面烧蚀考核的主力设备。在电弧风洞中模拟飞行器高温气流环境时，气流总焓是关键模拟参数之一，气流总焓是指单位质量的常温气体在加热后获得的总能量，对防热材料的烧蚀性能具有重要影响作用，需要进行准确有效的模拟。
[0003]在电弧风洞长时间地面防热试验考核中，由于气体的高温流动和运行时间长，喷管均需要水冷以防止烧损，以提高喷管的使用寿命。由于水冷壁面带走了高温气流的部分能量，会使到达试验模型的气流焓值出现一定程度的损失，即所谓的焓降问题，这对试验气流焓值的模拟精度产生了不利影响。因此，十分有必要对喷管的焓降程度进行准确有效的定量测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供电弧风洞喷管焓降测量装置及测量方法，能够定量测量喷管焓降程度，满足电弧风洞中流场总焓测量技术方面的要求；
[0005]本专利技术提供电弧风洞喷管焓降测量装置，包括电弧加热器，所述电弧加热器具有喷管，所述喷管的内壁沿周向不同区域的设有绝热部和冷却部，所述喷管的出口外设有可移动位置的试验模型，所述试验模型的一侧设有测温装置。
[0006]进一步地，还包括试验舱和真空系统，所述喷管的出口位于所述试验舱内，所述试验模型位于所述试验舱内试验气流的下游，所述真空系统与所述试验舱连通。
[0007]进一步地，所述喷管的内壁截面为矩形，所述绝热部为至少覆盖所述喷管内一壁面的绝热侧板，所述冷却部为至少覆盖所述喷管内一壁面的水冷壁面。
[0008]进一步地，所述喷管的出口处设有水冷模型支架，所述试验模型位于所述水冷模型支架内。
[0009]进一步地，所述试验舱内设有送进机构，所述送进机构控制所述水冷模型支架移动到所述喷管出口的所述绝热侧板一侧或所述水冷壁面一侧。
[0010]进一步地，所述测温装置为红外高温计，所述红外高温计位于所述试验舱外并测量所述试验模型的温度。
[0011]进一步地，所述绝热侧板上连接有温度监测线。
[0012]进一步地，所述绝热侧板的材料为耐高温非烧蚀材料。
[0013]进一步地，所述电弧加热器为低焓管式电弧加热器、中焓分段电弧加热器或高焓叠片电弧加热器。
[0014]本专利技术还提供电弧风洞喷管焓降测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0015]S1，测温装置分别测量试验模型位于喷管绝热部一侧的表面温度值和位于喷管冷却部一侧的表面温度值；
[0016]S2，对两温度值分别进行计算后得到试验模型表面的气流焓值；
[0017]S3，通过对比两气流焓值定量测量喷管焓降。
[0018]本专利技术的技术方案通过在电弧加热器的喷管内设置绝热部，可以将喷管特制为单侧壁绝热喷管，通过测温装置对试验模型表面在喷管冷却部及绝热部出口处的不同气流焓值进行对比测试试验，定量测量喷管焓降，量化喷管焓降程度，满足了电弧风洞中流场总焓测量技术方面的要求。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术的测量装置的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术的测量方法的流程示意图；
[0022]附图标记说明：
[0023]1‑
电弧加热器、2
‑
喷管、3
‑
试验模型、4
‑
试验舱、5
‑
真空系统、6
‑
绝热侧板、7
‑
水冷壁面、8
‑
水冷模型支架、9
‑
送进机构、10
‑
红外高温计、11
‑
温度监测线、12
‑
计算机系统；
具体实施方式
[0024]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的
普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0027]实施例1
[0028]如图1所示，本专利技术提供的电弧风洞喷管焓降测量装置，包括电弧加热器1，电弧加热器1具有喷管2，喷管2的内壁沿周向不同区域的设有绝热部和冷却部，喷管2的出口外设有可移动位置的试验模型3，试验模型3 的一侧设有测温装置。
[0029]具体的，电弧加热器1通过正负电极之间击穿放电产生电弧，对充入内部的高压气体介质进行加热，高温高压气体通过喷管2进行膨胀加速，在出口形成超声速试验气流；试验模型3在试验气流内，模拟飞行器的飞行状态，具体为平板外形，尺寸为L1mm
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L2mm，L1＝50～400，L2＝50～400，材料为耐温非烧蚀材料，例如具体为SIC材料，可以在电弧风洞高温气流中进行长时间t1考核，t1≥1000s，并保持材料表面性能稳定；出于保护喷管2的目的，在喷管2内壁设有用于冷却喷管2的冷却部，冷却部主要便于热传导，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电弧风洞喷管焓降测量装置，包括电弧加热器，其特征在于，所述电弧加热器具有喷管，所述喷管的内壁沿周向不同区域的设有绝热部和冷却部，所述喷管的出口外设有可移动位置的试验模型，所述试验模型的一侧设有测温装置。2.根据权利要求1所述的电弧风洞喷管焓降测量装置，其特征在于，还包括试验舱和真空系统，所述喷管的出口位于所述试验舱内，所述试验模型位于所述试验舱内试验气流的下游，所述真空系统与所述试验舱连通。3.根据权利要求2所述的电弧风洞喷管焓降测量装置，其特征在于，所述喷管的内壁截面为矩形，所述绝热部为至少覆盖所述喷管内一壁面的绝热侧板，所述冷却部为至少覆盖所述喷管内一壁面的水冷壁面。4.根据权利要求3所述的电弧风洞喷管焓降测量装置，其特征在于，所述喷管的出口处设有水冷模型支架，所述试验模型位于所述水冷模型支架内。5.根据权利要求4所述的电弧风洞喷管焓降测量装置，其特征在于，所述试验舱内设有送进机构，所述送进机构控制所述水冷模型支架移动到所述喷管...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凯，付建壮，朱晓军，谢旭，蒋登豪，
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：