[實用新型]一種用于測量凹腔熱流分布的探頭

有效

• 申請號: 201822057852.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN209230828U
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳智銘;歐東斌;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: G01K17/00
• 分類號: G01K17/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種用于測量凹腔熱流分布的探頭，主要由支架系統、探頭基體和組合腔體構成。探頭基體與支架系統連接，內部安有組合腔體，塞式量熱計安裝等角螺線的分布方式安裝在組合腔體的底面。試驗時通過支架系統進入由電弧風洞加熱空氣產生的高溫高速流場進行試驗，其中支架系統中的攻角機構可以改變凹腔試驗姿態，組合腔體的升降器可以改變凹腔徑深比，電弧風洞可以改變當地氣流參數，通過組合不同類型的參數可以模擬各類凹腔的熱流，并且為預估其他參數下凹腔內熱流分布提供數據。本實用新型可以應用于航天飛行器凹腔結構氣動熱地面模擬試驗中。

技術領域

本發明涉及一種用于測量凹腔熱流分布的探頭，特別是一種應用于航天飛行器熱防護材料地面模擬試驗中針對凹腔類型結構的熱流分布測量的探頭，可以在高溫高速氣流中使用。

背景技術

航天飛行器外形結構由于測試、組裝等原因，經常在外部設置有電纜接口，吊裝口等凹腔類型的結構，該類結構在飛行高速過程中受到氣流作用會由于局部過熱導致結構損壞，因此設計者需要了解其熱流分布，然后進行保護。

影響凹腔結構熱流分布的主要因素有很多，大致可以分為內部結構因素是指凹腔的直徑、深度，通常用徑深比來體現；外部環境因素：飛行器飛行方向、氣流的恢復焓和表面壓力，通常用飛行姿態和當地氣流參數來表示。目前常見的測量探頭僅針對一組參數確定的外形結構進行考慮，一旦個別參數發生改動，只能重新測試，無法預估。

發明內容

本發明的技術解決問題：提供一種測量凹腔熱流分布的探頭，可測量不同參數組合下凹腔內熱流分布，獲取變化趨勢，用以預估不同參數下凹腔內熱流分布，以滿足當前國內航天飛行器熱防護地面模擬試驗要求。

本發明的技術方案：

一種用于測量凹腔熱流分布的探頭，包括：支架系統、探頭基體和組合腔體；

圓筒狀組合腔體設置在探頭基體內，探頭基體與支架系統固定連接，且通過支架系統與外部連接；組合腔體內設置有凹腔，內設熱流測量傳感器，用于測量凹腔內的熱流分布。

支架系統包括平板支架和攻角機構，平板支架與探頭基體連接，攻角機構帶動平板支架實現轉動和滾轉，進而帶動組合腔體轉動和滾轉。

組合腔體包括腔壁、腔底和升降器；升降器與腔底連接，調節組合腔體內凹腔的深度，從而改變徑深比；腔壁和腔底上均安裝有多個熱流測量傳感器。

組合腔體可更換，以改變凹腔的直徑大小。

熱流測量傳感器采用塞式量熱計。

熱流測量傳感器在腔壁內壁面按照周向均勻布置的方式安裝，熱流測量傳感器在腔底按照等角螺線規律布置。

組合腔體內凹腔中測量的熱流為電弧風洞或者電弧加熱器產生的氣流在凹腔內繞流。

電弧風洞或者電弧加熱器產生的氣流速度在1000～2000m/s，溫度在500～3000k之間。探頭基體為150mm×150mm×100mm鋼結構件，中心處設置有直徑120mm通孔，用于安裝組合腔體。組合腔體內凹腔的直徑為100mm。

本發明與現有技術相比的優點如下：

(1)探頭采用分體式結構，探頭基體可以更換不同直徑的組合腔體，構建不同直徑的凹腔環境，可以研究高溫高速氣流流過不同直徑腔體對腔底以及腔壁的熱流分布的影響；

(2)組合腔體內設置一升降器，調節腔底平面距離頂面的深度，達到調節徑深比的目的，可以研究高溫高速氣流流過不同徑深比腔體對腔底以及腔壁的熱流分布的影響；

(3)支架系統可以帶動探頭俯仰和滾轉，改變腔體相對高溫高速氣流的姿態，可以研究高溫高速氣流流過不同姿態位置的腔體對腔底以及腔壁的熱流分布的影響。

附圖說明