激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高焓激波风洞试验模型等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统及方法，属于高超声速空气动力学试验领域。利用大尺寸高焓激波风洞，采用悬挂式重模型电磁同步释放系统实现无干扰尾迹的重模型自由飞，采用加热装置和相关设计实现重模型加热以模拟烧蚀模型，采用光谱仪系统和辐射计系统实现瞬态光辐射特性测试，进而实现了等离子鞘套及其尾迹的光辐射特性的测量。本发明专利技术不仅仅能够研究模型前缘区域等离子鞘套光辐射特性，还能开展模型尾迹光辐射特性的研究，同时能对烧蚀模型的等离子鞘套和尾迹的光辐射特性进行精确测量。离子鞘套和尾迹的光辐射特性进行精确测量。离子鞘套和尾迹的光辐射特性进行精确测量。

【技术实现步骤摘要】
激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及高焓激波风洞模型等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统及方法，属于高超声速空气动力学试验领域。

技术介绍

[0002]高速飞行器在临近空间以超高速飞行时，周围气体通过激波加热或者黏性阻滞减速，使得分子随机运动能量增加，产生数千度的高温引起气体分子振动激发离解、甚至电离，导致高超声速气体呈现真实气体属性，飞行器和空气相互作用而产生力学、热学、光学和电学的物理现象。不同特性的飞行器及其流场产生的光辐射物理现象不完全相同。高超声速流动物理现象认识上的局限，导致其物理建模的不适当，进而使得数值计算存在一定的不确定性，因此通过试验研究高超声速流动规律显得非常重要。
[0003]目前，在高焓激波风洞开展辐射特性规律研究时，一般采用固定支撑方式，模型会受到支撑机构的干扰，提高了流场参数测量的难度，影响模型等离子鞘套尾迹光电特性测量精度和准确性。另外，当前的测量仅针对常规模型开展，缺乏对烧蚀模型的测量，不能精确模拟飞行条件下高温模型光辐射特性。
专利技术内容
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统，其特征在于：包括高焓激波风洞、光谱仪系统、辐射计系统、悬挂式重模型电磁同步释放系统、压力传感器、同步采集系统、计算处理系统；高焓激波风洞：用于为飞行器试验模型提供流场；悬挂式重模型电磁同步释放系统：风洞启动前，将飞行器试验模型悬挂在风洞中；风洞启动后，接收到释放信号后释放飞行器试验模型，并对飞行器试验模型进行回收；压力传感器：安装在高焓激波风洞的压缩管和激波管上，用于采集风洞运行后压缩管和激波管的压力信号，发送至同步采集系统；同步采集系统：接收到压力信号后，同时向悬挂式重模型电磁同步释放系统发送释放信号、向光谱仪系统和辐射计系统发送启动信号；光谱仪系统：启动后采集模型等离子鞘套及尾迹光谱信息，发送给计算处理系统；辐射计系统：启动后采集模型等离子鞘套及尾迹的光辐射信息，发送给计算处理系统；计算处理系统：对光谱信息和辐射信息进行数据处理，获得飞行器试验模型等离子鞘套及尾迹光辐射特性。2.根据权利要求1所述的激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统，其特征在于：所述悬挂式重模型电磁同步释放系统位于高焓激波风洞试验段中，包括固定在攻角机构上方的释放模型装置和固定在攻角机构下方的缓冲捕获模型装置；释放模型装置：风洞启动前，将飞行器试验模型悬挂在风洞中；风洞启动后，接收到释放信号后释放飞行器试验模型；缓冲捕获模型装置：实现飞行器试验模型的无损回收。3.根据权利要求2所述的激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统，其特征在于：所述释放模型装置包括信号处理装置、电磁阀、电源和电磁铁；电源通过电磁阀与电磁铁连接，电磁铁用于吸附飞行器试验模型，信号处理装置与电磁阀连接；当信号处理装置接收到释放信号后，控制电磁阀断开，电磁铁失去磁力释放飞行器试验模型；缓冲捕获模型装置为柔性钢丝网。4.根据权利要求1所述的激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量系统，其特征在于：飞行器试验模型采用金属材料或非金属材料制成；若飞行器试验模型采用非金属材料制成，则在飞行器试验模型腔体内放置合金材料元件。5.激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量方法，其特征在于，包括：对光谱仪系统和辐射计系统进行标定；根据高焓激波风洞流场校对的有效试验时间和流场均匀区尺寸，确定飞行器试验模型的大小，设计飞行器试验模型；利用悬挂式重模型电磁同步释放系统将飞行器试验模型悬挂在高焓激波风洞试验段中，确保风洞运行过程飞行器试验模型不与风洞同时运动；在压缩管和激波管对应位置安装压力传感器，压力传感器连接同步采集系统；启动风洞，压力传感器采集到压力信号发送给同步采集系统；同步采集系统接收到压力信号后，同时向悬挂式重模型电磁同步释放系统发送释放信号、向光谱仪系统和辐射计系统发送启动信号；悬挂式重模型电磁同步释放系统接收到释放信号后将飞行器试验模型自由投放到风
洞稳定流场中；光谱仪系统采集模型等离子鞘套及尾迹光谱信息，发送给计算处理系统；辐射计系统采集模型等离子鞘套及尾迹的光辐射信息，发送给计算处理系统；悬挂式重模型电磁同步释放系统对飞行器试验模型进行回收；计算处理系统将采集到的光谱信息和辐射信息进行数据处理，获得飞行器试验模型等离子鞘套及尾迹光辐射特性。6.激波风洞等离子鞘套与尾迹光辐射特性测量方法，其特征在于，包括：对光谱仪系统和辐射计系统进行标定；根据高焓激波风洞流场校对的有效试验时间和流场均匀区尺寸，确定飞行器试验模型的大小，设计飞行器试验模型；利用悬挂式重模型电磁同步释放系统将飞行器试验模型悬挂在高焓激波风洞试验段中，确保风洞运行过程飞行器试验模型不与风洞同时运动；在压缩管和激波管对应位置安装压力传感器，压力传感器连接同步采集系统；利用加热装置将飞行器试验模型加热到预定温度，以模拟烧蚀模型；启动风洞，压力传感器采集到压力信号发送给同步采集系统；同步采集系统接收到压力信号后，同时向悬挂式重模型电磁同步释放系统发送释放信号、向光谱仪系统和辐射计系统发送启动信号；悬挂式重模型电磁同步释放系统接收到释放信号后将飞行器试验模型自由投放到风洞稳定流场中；光谱仪系统采集模型等离子鞘套及尾迹光谱信息，发送给计算处理系统；辐射计系统采集模型等离子鞘套及尾迹的光辐射信息，发送给计算处理系统；悬挂式重模型电磁同步释放系统对飞行器试验模型进行回收；计算处理系统将采集到的光谱信息和辐射信息进行数据处...

【专利技术属性】
技术研发人员：谌君谋，王丹，宋华振，金鑫，纪锋，姚大鹏，文帅，邵忠杰，
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：