[發明專利]航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法

有效

• 申請號: 201510616916.4
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105203591B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 陳智銘;陳連忠;陳海群;張友華
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01K17/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

本發明公開了一種航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，包括如下步驟：步驟一、在第一區域利用第一加熱設備將航天器試驗模型壁面溫度加熱到預設溫度；步驟二、將加熱到預設溫度之后的航天器試驗模型移動到第二區域，并測量其于該溫度下的熱壁熱流密度；以及，步驟三、依次循環重復步驟一和步驟二，以測量得到航天器試驗模型在多個預設溫度下的多個熱壁熱流密度，之后得出熱壁熱流密度與冷壁熱流密度的關系，修正航天器氣動熱計算中冷壁熱流密度與熱壁熱流密度換算中的相關數據；其中，第一區域和第二區域相互隔離。本發明可以應用于航天器氣動熱防護系統當中，可為航天器氣動熱計算中冷壁熱流密度與熱壁熱流密度換算提供試驗參考數據。

技術領域

本發明屬于航天器氣動熱防護試驗領域，具體來說，本發明涉及可在常溫至850℃范圍內連續調整物體壁面溫度的熱流密度的試驗測量方法，特別涉及一種航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法。

背景技術

航天器進行氣動熱防護試驗時，其表面的熱流密度是需要模擬的重要參數之一。常溫下(如300K)的熱流密度定義為冷壁熱流密度。在一定的來流條件下，隨著壁面溫度逐漸升高，熱流密度逐漸減小，對應的熱流密度定義為熱壁熱流密度。當前的氣動熱試驗通常是將航天器壁面溫度高于常溫的熱壁熱流密度經過換算得到常溫下的冷壁熱流密度，以電弧加熱設備提供來流條件，試驗前測量的冷壁熱流密度與換算得到的冷壁熱流密度相同時即進行氣動熱試驗。但是，由熱壁熱流密度換算得到冷壁熱流密度的換算過程及公式都是理論推導的數據，缺乏實驗數據支撐。顯而易見，航天器在運行過程中，肯定會受到環境因素的影響，不可能完全遵循理論推導的公式。不過，一直以來，在實際中，卻缺乏對應航天器試驗模型壁面溫度高于常溫的熱壁熱流密度的試驗數據，影響了實際中由航天器的熱壁熱流密度推算其冷壁熱流密度的精確性。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，本發明通過設計試驗系統和方法，以能夠測量航天器試驗模型的熱壁熱流密度，解決了航天器氣動熱計算中，冷壁熱流密度與熱壁熱流密度的換算中，相關數據只是理論推導，沒有實驗支撐的問題。

為此，本發明提供的技術方案為：

一種航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，包括如下步驟：

步驟一、在第一區域利用第一加熱設備將航天器試驗模型壁面溫度加熱到預設溫度；

步驟二、將加熱到預設溫度之后的所述航天器試驗模型移動到第二區域，并測量其于該溫度下的熱壁熱流密度；以及，

步驟三、依次循環重復所述步驟一和步驟二，以測量得到所述航天器試驗模型在多個預設溫度下的多個熱壁熱流密度，之后得出熱壁熱流密度與冷壁熱流密度的關系，修正航天器氣動熱計算中冷壁熱流密度與熱壁熱流密度換算中的相關數據；

其中，所述第一區域和所述第二區域相互隔離。

優選的是，所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，還提供：

一試驗模型支架，所述航天器試驗模型固定在所述試驗模型支架上；

一導軌，其從所述第一區域鋪設到所述第二區域，所述試驗模型支架的下端可移動地設置在所述導軌中；

一驅動機構，其與所述試驗模型支架連接，并驅動所述實驗模型支架帶動所述航天器試驗模型沿所述導軌在所述第一區域和所述第二區域間進行往復移動。

優選的是，所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法中，所述第一加熱設備為石英燈加熱器，采用石英燈加熱器可以將預設溫度在常溫到850℃進行連續調整。

優選的是，所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法中，所述第一和第二區域相距距離0.5～1.5m。