发动机进气总温总压探针及发动机进气总温总压测量系统技术方案

本公开描述一种发动机进气总温总压探针及一种发动机进气总温总压测量系统，包括滞止罩、以及设置于滞止罩内的具有压力敏感单元的光纤压力传感器和具有温度敏感单元的光纤温度传感器，压力敏感单元与温度敏感单元相邻设置，滞止罩具有用于固定光纤压力传感器和光纤温度传感器的固定部、以及与固定部相连的通气部，固定部与通气部相连处形成阻流面，通气部包括进气口、出气口，压力敏感单元用于对通气部内的气流的压力进行感应，温度敏感单元用于对通气部内的气流的温度进行感应。根据本公开，提供一种能够在宽温度范围进行高精度测量的发动机进气总温总压探针及发动机进气总温总压测量系统。总压测量系统。总压测量系统。

【技术实现步骤摘要】
发动机进气总温总压探针及发动机进气总温总压测量系统


[0001]本公开大体涉及流场总温总压测试
，具体涉及一种发动机进气总温总压探针及发动机进气总温总压测量系统。

技术介绍

[0002]在航空发动机领域，发动机进气道气流的总温总压是计算发动机净推力和比燃料消耗等指标时的重要参数，是发动机的设计、测试过程中的重要依据。随着航空发动机的发展，进气道工况环境愈发复杂，这就对总温总压传感器的耐温耐压特性和参数检测精度提出了更高的要求。
[0003]目前，国内外的探针正朝着微型化、高精度、复合式的方向发展。与传统传感器相比，光纤传感器因其体积小巧、抗电磁干扰能力强、灵敏度高、可靠性高、耐高温、无需做绝缘处理等优势，正逐渐用于高速气流的温度和压力的测量。
[0004]然而，到目前为止，用于同时测量总温总压的光纤复合探针鲜有报道。另外，由于光纤压力传感器在高温下受温度影响会产生零点漂移和灵敏度变化的问题，造成温度
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压力交叉影响，从而不能在高速气流中获得高精度的总压参数。为了解决上述问题，本专利技术设计了一种滞止罩式总温总压光纤复合探针，将FP压力传感器和FBG温度传感器组装至滞止罩中，从而能够在宽温度范围对发动机进气口的总温总压进行高精度测量。

技术实现思路

[0005]本公开是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种能够在高温复杂环境下稳定工作并同时具有高精确度和高稳定性的发动机进气总温总压探针及发动机进气总温总压测量系统。
[0006]为此，本公开提供了一种发动机进气总温总压探针，包括滞止罩、以及设置于所述滞止罩内的具有压力敏感单元的光纤压力传感器和具有温度敏感单元的光纤温度传感器，所述压力敏感单元与所述温度敏感单元相邻设置，所述滞止罩具有用于固定所述光纤压力传感器和所述光纤温度传感器的固定部、以及与所述固定部相连的通气部，所述固定部与所述通气部相连处形成阻流面，所述通气部包括远离所述阻流面一端的进气口、以及靠近所述阻流面一端的与所述进气口连通的出气口，所述压力敏感单元用于对所述通气部内的气流的压力进行感应，所述温度敏感单元用于对所述通气部内的气流的温度进行感应。
[0007]在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，光纤压力传感器和光纤温度传感器固定于滞止罩内，通过进气口流入通气部的气流经阻流面阻挡后从出气口流出。在这种情况下，通过滞止罩式的结构能够提高探针的测量精度。另外，其中，光纤压力传感器可以进行压力测量，光纤温度传感器可以进行温度测量，且由于压力敏感单元与温度敏感单元相邻进行设置，即压力敏感单元处的温度与温度敏感单元处的温度相同或接近，光纤温度传感器测得的温度数据还可以用于对光纤压力传感器获得的压力数据进行温度解耦，能够解决压力传感器受进气口高速气流导致的温度变化的影响而产生的零点漂移和灵敏度变
化进而导致的测量的压力值出现误差的问题，从而实现更精准的压力测量。同时，由于光纤式传感器具有耐高温且稳定性好的特性，由此能够实现在宽温度范围实现对总温总压参数的高稳定性和高精确度测量。
[0008]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述出气口的数量为多个，所述进气口的横截面积大于多个所述出气口的横截面积之和。由此，能够使光纤压力传感器和光纤温度传感器具有更好的恢复特性，能够进一步提高测量的精确度。
[0009]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述滞止罩为筒体，所述出气口的数量为多个并绕着所述滞止罩的侧壁对称设置，所述滞止罩的轴线正交于多个所述出气口的中心彼此相连所形成的出气平面。在这种情况下，能够使通过进气口流入通气部的气流经阻流面阻挡后从若干出气口更均匀地流出，从而能够使测量的参数更加地精准。
[0010]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述温度敏感单元的中心位于所述出气平面上或位于所述出气平面靠近所述进气口的一侧。在这种情况下，由于光纤温度传感器具有一定的换热功能，而在出气平面远离近进气口的一侧的位置上几乎对气流没有滞止效果，当将温度敏感单元的中心置于出气平面上或出气平面靠近进气口的一侧时，温度敏感单元的表面具备的气体流速能够使光纤温度传感器实现更加精确的温度测量。
[0011]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述光纤压力传感器包括第一光纤，所述光纤温度传感器包括第二光纤，所述第一光纤与所述第二光纤并排设置。在这种情况下，第一光纤可以对调制压力的光信号进行传输，第二光纤可以对调制温度的光信号进行传输，且第一光纤和第二光纤并排设置可以使压力敏感单元和温度敏感单元的位置更加靠近，由此能够得到更加精确的测量参数。
[0012]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述温度敏感单元为刻写在所述第二光纤上的测温光纤光栅，所述压力敏感单元位于所述温度敏感单元的远离所述进气口的一侧。在这种情况下，光纤温度传感器为光纤布拉格光栅温度传感器
，
光纤布拉格光栅温度传感器具备的耐温性、稳定性、可适用于严苛的环境等特点能够使测量的精确度更高；同时压力敏感单元不易受到上游滞止压力损失的影响，具有良好的频率响应，可以使光纤压力传感器获得较为准确的滞止压力值，且有助于减小光纤温度传感器上的热损失，以实现光纤温度传感器对滞止温度的精确采集以及温度解耦，进而实现总温总压精确测量。
[0013]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述光纤压力传感器包括第三光纤，所述光纤压力传感器与所述光纤温度传感器共用所述第三光纤。在这种情况下，光纤压力传感器与光纤温度传感器呈串联设置，能够同时对温度和压力进行测量，且通过第三光纤传输光信号到解调设备，能够同时实现对压力数据和温度数据的解调，使光信号的解调更加方便。
[0014]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述光纤压力传感器为光纤法珀压力传感器，所述光纤温度传感器为光纤布拉格光栅温度传感器，所述光纤温度传感器集成于所述光纤压力传感器，所述温度敏感单元为刻写在所述第三光纤上的测温光纤光栅，所述压力敏感单元位于所述温度敏感单元靠近所述进气口的一侧，所述光纤
压力传感器套设有支撑管，所述支撑管与所述温度敏感单元平行的位置绕所述支撑管的侧壁对称设置有多个通槽。在这种情况下，光纤压力传感器与光纤温度传感器集成在一起，能够同时对温度和压力进行测量，且温度敏感单元测得的温度数据接近于压力敏感单元周围的温度数据，能够利用温度数据对压力数据进行温度解耦，实现更高精度的数据测量；同时，支撑管套设在集成的光纤压力传感器与光纤温度传感器上，能够给集成的传感器提供一定的支撑力，同时支撑管侧壁的通槽，由此能够便于气流与光纤温度传感器进行热交换，能够实现对气流总温总压更精确的测量。
[0015]另外，在本公开所涉及的发动机进气总温总压探针中，可选地，所述压力敏感单元包括依次层叠设置的具有第一光学表面的第一膜片、具有第二光学表面且具有透光性的第二膜片、以及具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机进气总温总压探针，其特征在于，包括滞止罩、以及设置于所述滞止罩内的具有压力敏感单元的光纤压力传感器和具有温度敏感单元的光纤温度传感器，所述压力敏感单元与所述温度敏感单元相邻设置，所述滞止罩具有用于固定所述光纤压力传感器和所述光纤温度传感器的固定部、以及与所述固定部相连的通气部，所述固定部与所述通气部相连处形成阻流面，所述通气部包括远离所述阻流面一端的进气口、以及靠近所述阻流面一端的与所述进气口连通的出气口，所述压力敏感单元用于对所述通气部内的气流的压力进行感应，所述温度敏感单元用于对所述通气部内的气流的温度进行感应。2.如权利要求1所述的发动机进气总温总压探针，其特征在于，所述出气口的数量为多个，所述进气口的横截面积大于多个所述出气口的横截面积之和。3.如权利要求1所述的发动机进气总温总压探针，其特征在于，所述滞止罩为筒体，所述出气口的数量为多个并绕着所述滞止罩的侧壁对称设置，所述滞止罩的轴线正交于多个所述出气口的中心彼此相连所形成的出气平面。4.如权利要求3所述的发动机进气总温总压探针，其特征在于，所述温度敏感单元的中心位于所述出气平面上或位于所述出气平面靠近所述进气口的一侧。5.如权利要求1所述的发动机进气总温总压探针，其特征在于，所述光纤压力传感器包括第一光纤，所述光纤温度传感器包括第二光纤，所述第一光纤与所述第二光纤并排设置。6.如权利要求5所述的发动机进气总温总压探针，其特征在于，所述温度敏感单元为刻写在所述第二光纤上的测温光纤光栅，所述压力敏感单元位于所述温度敏感单元的远离所述进气口的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾平岗，袁世辉，刘杨杨，王军，万顺，刘盾盾，薛原，熊继军，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：