[實用新型]一種測量凸塊熱流分布探頭

有效

• 申請號: 201822057853.5
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN209230829U
• 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: 李晶堯

一種測量凸塊熱流分布探頭，包括支架系統、探頭基體、組合凸塊，支架系統與探頭基體固定連接，可以改變探頭基體的俯仰角、滾轉角，探頭基體的通孔安裝組合凸塊，組合凸塊均勻布置有塞式量熱計，用于測量高溫高速氣流流過圓柱突起對氣周邊帶來的熱流變化。

技術領域

本實用新型涉及一種測量凸塊熱流分布探頭，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凸塊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部件組裝的原因，經常在外部設置有吊裝口等凸起結構，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。

影響凸塊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凸塊的直徑、高度，通常用徑高比來體現；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。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種測量凸塊熱流分布探頭，可測量不同參數組合下凸塊內熱流分布，獲取變化趨勢，用以預估不同參數下凸塊的熱流分布，以滿足當前國內航天飛行器熱防護地面模擬試驗要求。

本實用新型的技術解決方案是：一種測量凸塊熱流分布探頭，其特征在于包括支架系統、探頭基體、組合凸塊，其中：

支架系統與探頭基體固定連接，可以改變探頭基體的俯仰角、滾轉角，探頭基體的通孔安裝組合凸塊，組合凸塊均勻布置有塞式量熱計，用于測量高溫高速氣流流過圓柱凸起對氣周邊帶來的熱流變化。

所述的探頭基體的攻角區間為-20°～+20°，滾轉區間為-45°～+45°。

所述的探頭基體為外方內圓的結構件，中心處設置通孔。

所述的支架系統包括平板支架、攻角機構，攻角機構可以帶動平板支架實現自由轉動和滾轉，攻角機構一端與地面固定，另一端與支架固定連接，支架為一個中空方框，與探頭基體固定連接。

所述的組合凸塊包括中心處開孔的測量板、升降器、與測量板中心開孔直徑一致的圓柱凸起，升降器可以調節圓柱凸起相對測量板的高度。

所述的測量板均勻布置有塞式量熱計，傳感器分布的規律是以圓柱凸起為中心，呈多條拋物線裝分布。

所述的升降器是一個圓柱機構，與探頭基體固定連接，且中軸線與圓柱凸起中軸線重合，通過螺紋結構控制圓柱凸起在測量板上表面的高度。

所述的圓柱凸起與測量板在改變徑高比時，需要同時更換。

所述的升降器為鋼制機構，探頭基體為鋼制機構，支架為鋼制機構，測量板為鋼質機構，圓柱凸起為鋼質機構。

一種測量凸塊熱流分布的方法，包括如下步驟：

(1)組裝測量凸塊熱流分布的探頭；

(2)將組合凸塊安裝在支架系統的平板支架通孔處，頂面保持齊平，用升降器調節圓柱凸起距離測量板的高度，通過攻角機構將平板支架以設定俯仰和滾轉角送入由電弧風洞產生的高溫高速流場中，測量熱流密度，當測試完成后，控制攻角機構退回至出發位置，使用升降器改變高度，得到不同的徑高比的相同姿態的熱流密度測量；

(3)通過攻角機構改變設定俯仰和滾轉角，重復進行不同深徑比的熱流密度測量，進而獲得該氣流參數下的熱流分布。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：