本发明专利技术公开了一种尖前缘结构的热流测量装置，包括：设置于风洞内，用于模拟飞行器的尖前缘模型，其内设置有安装孔；设置于安装孔内，并与尖前缘模型的前端曲面结构相配合的曲面式测热体；其中，所述曲面测热体与安装孔之间设置有耐温的填充层。本发明专利技术提供一种尖前缘结构的热流测量装置及其测量方法，将测热体设计为与尖前缘模型完全型面匹配的曲面外形，最大程度减小了型面差异带来的测量误差，保证其检测精度满足试验要求。测精度满足试验要求。测精度满足试验要求。
【技术实现步骤摘要】
尖前缘结构的热流测量装置及测量方法
[0001]本专利技术涉及地面风洞试验的流场校测技术，更具体地说，涉及一种用于电弧加热试验设备、燃烧风洞等高温高速气流中模型表面热流测量，对尖前缘结构表面进行热流测量的模型及其测量方法。
技术介绍
[0002]随着高超声速飞行器的发展，要求其具有更高升阻比和更快的机动性能来满足高速巡航和快速打击的作战需求，低阻力的尖前缘(前缘半径 R1mm～R2mm)外形在高超声速飞行器上应用越来越多。
[0003]相比于钝头体外形，尖前缘在气动性能上确实有着阻力低、机动强和抗电磁干扰等较大的性能优势，但同时也存在着前缘部位受热严重，防热困难等难题。
[0004]为了设计和优选耐温和抗烧蚀性能较高的热防护系统，需要准确获取尖前缘外形前缘部位的准确热流，但因为现有的测热流设备体积较大，与小体积尖前缘外形匹配度不高，在对其进行热流测量时，会因型面差异带来测量误差，影响试验考核结果。
技术实现思路
[0005]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种尖前缘结构的热流测量装置，包括：
[0007]设置于风洞内，用于模拟飞行器的尖前缘模型，其内设置有安装孔；
[0008]设置于安装孔内，并与尖前缘模型的前端曲面结构相配合的曲面式测热体；
[0009]其中，所述曲面测热体与安装孔之间设置有耐温的填充层。
[0010]优选的是，所述安装孔被配置为采用二级台阶孔，且第一级台阶孔的深度与测热体相匹配；
[0011]所述第一级台阶孔的内径被配置为大于测热体的外径。
[0012]优选的是，所述测热体被配置为包括分段式的壳体以及设置在壳体内部的测热组件；
[0013]其中，所述壳体被配置为包括：
[0014]与尖前缘模型相配合的曲面头；
[0015]与曲面头连接以与安装孔的深度相配合的导热管；
[0016]所述曲面头、导热管内部设置有可供测热组件伸入的通孔、盲孔。
[0017]优选的是，所述盲孔在空间上被配置为呈台阶状，以在空间上构建与测热组件相配合的安装面以及与陶瓷管相互配合的限定面；
[0018]其中，所述陶瓷管上设置有可供测热组件伸入的两个限定孔；
[0019]所述陶瓷管的长度被配置为小于通孔与盲孔的长度之和，且所述通孔内设置有对
陶瓷管进行限定的陶瓷胶层。
[0020]优选的是，所述测热组件被配置为包括两根与安装面相配合的热电偶；
[0021]其中，所述热电偶的直径被配置为小于通孔的直径。
[0022]优选的是，所述测热体的外壁上套设有两个隔热环。
[0023]一种加工测热体的方法，所述热流测量装置的加工方法被配置为包括：
[0024]S10，在曲面头内加工台阶状的盲孔，在导热管内加工与盲孔同心的通孔；
[0025]S11，将不同材料的两根裸丝状导线末端焊接成一体状，构成热电偶；
[0026]S12，将热电偶通过焊接的方式设置在盲孔安装面的中心处，将曲面头、导热管焊接成一体；
[0027]S13，将热电偶的自由端穿入陶瓷管的限定孔中，并将陶瓷管沿通孔向盲孔端推入，直至陶瓷管与盲孔的台阶相抵；
[0028]S14，采用陶瓷胶将通孔中的陶瓷管进行封装。
[0029]一种应用热流测量装置进行热流测量的方法，包括：
[0030]S20，在导热管的外端套设隔热环后，将测热体从尖前缘模型的前缘面装入至尖前缘模型的台阶安装孔中；
[0031]S22,在测热体与前缘模型的环缝中充入填充剂，所述填充剂为陶瓷粉末和玻璃水的混合物；
[0032]S23，对尖前缘结构的热流测量模型开展热流标定，获得尖前缘结构热流测量模型的修正系数η；
[0033]S24，将尖前缘结构的热流测量模型装入流场的快速送进机构，将尖前缘结构的热流测量模型的正极导线、负极导线与数据采集设备连接；
[0034]S25，待流场稳定时，将尖前缘结构的热流测量模型快速扫过流场核心区，通过数采设备获得尖前缘结构的热流测量模型的正负极导线输出电压曲线U(t)；
[0035]S26，根据公式一计算得到尖前缘结构有效测量时间t内的温度变化曲线T(t)，其中ε为选用热电偶材料的赛贝克系数；
[0036][0037]S27，根据温度曲线采用数值积分的方法求得热流。
[0038]优选的是，在S27中，热流的获取方式被配置为包括：
[0039]将有效测量时间t等分为N段，每一段的时间长度为秒，则第n 段时间尖前缘测量模型的热流可根据公式二计算得出：
[0040][0041]其中，ρ、C
p
和k为曲面头的密度、定压比热比和热导率，q
n
为第 n段时间热流，T
i
为第i段时间温度，T
i
‑1为第i
‑
1段时间温度，t
n
为第 n段时间，t
i
‑1为第i
‑
1段时间，t
i
为第i段时间。
[0042]本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术的热流测量装置，将测热体设计为与尖前
缘模型完全型面匹配的曲面外形，最大程度减小了型面差异带来的测量误差，保证其检测精度满足试验要求。
[0043]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0044]图1为本专利技术实施例中热流测量装置的主视结构示意图；
[0045]图2为图1的A
‑
A位置剖视图；
[0046]图3为采用尖前缘结构模型进行测热试验的数值计算结果对比示意图；
[0047]其中：1
‑
曲面测热体；2
‑
耐温填充剂；3
‑
尖前缘模型；11
‑
曲面头；12
‑
导热管；13
‑
双孔陶瓷管；14
‑
正极导线；15
‑
负极导线；16
‑
陶瓷胶；17
‑
后隔热环；18
‑
前隔热环。
具体实施方式
[0048]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0049]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0050]本专利技术提供了一种尖前缘结构的热流测量装置及方法。该尖前缘结构热流测量模型包括：曲面测热体1、耐温填充剂2，尖前缘模型3。
[0051]曲面测热体1为又包含曲面头11、导热管12、双孔陶瓷管13、正极导线 14、负极导线15本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种尖前缘结构的热流测量装置，其特征在于，包括：设置于风洞内，用于模拟飞行器的尖前缘模型，其内设置有安装孔；设置于安装孔内，并与尖前缘模型的前端曲面结构相配合的曲面式测热体；其中，所述曲面测热体与安装孔之间设置有耐温的填充层。2.如权利要求1所述的尖前缘结构的热流测量装置，其特征在于，所述安装孔被配置为采用二级台阶孔，且第一级台阶孔的深度与测热体相匹配；所述第一级台阶孔的内径被配置为大于测热体的外径。3.如权利要求1所述的尖前缘结构的热流测量装置，其特征在于，所述测热体被配置为包括分段式的壳体以及设置在壳体内部的测热组件；其中，所述壳体被配置为包括：与尖前缘模型相配合的曲面头；与曲面头连接以与安装孔的深度相配合的导热管；所述曲面头、导热管内部设置有可供测热组件伸入的通孔、盲孔。4.如权利要求3所述的尖前缘结构的热流测量装置，其特征在于，所述盲孔在空间上被配置为呈台阶状，以在空间上构建与测热组件相配合的安装面以及与陶瓷管相互配合的限定面；其中，所述陶瓷管上设置有可供测热组件伸入的两个限定孔；所述陶瓷管的长度被配置为小于通孔与盲孔的长度之和，且所述通孔内设置有对陶瓷管进行限定的陶瓷胶层。5.如权利要求4所述的尖前缘结构的热流测量装置，其特征在于，所述测热组件被配置为包括两根与安装面相配合的热电偶；其中，所述热电偶的直径被配置为小于通孔的直径。6.如权利要求1所述的尖前缘结构的热流测量装置，其特征在于，所述测热体的外壁上套设有两个隔热环。7.一种加工如权利要求1
‑
6任意一项测热体的方法，其特征在于，所述热流测量装置的加工方法被配置为包括：S10，在曲面头内加工台阶状的盲孔，在导热管内加工与盲孔同心的通孔；S11，将不同材料的两根裸丝状导线末端焊接成一体状，构成热电偶；S12，将热电偶通过焊接的方式设置在盲孔安装面的中心处，将曲面头、导热管焊接成一...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱新新，王辉，赵文峰，胡德州，杨远剑，胡江华，刘进博，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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