[發明專利]一種用于超音速二維穩態流場的多點全參數長壽命測量裝置

在審

• 申請號: 202010063666.7
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111089701A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 馬宏偉;肖安琪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于流場測試技術領域，具體涉及一種用于超音速二維流場的多點全參數長壽命測量裝置，由裝置頭部、裝置支桿組成，裝置頭部包含七個測試單元，每個測試單元由溫度傳感器、絕熱絕緣密封件、溫度傳感器線纜引出通道、測壓中孔、測壓左孔、測壓右孔、引壓管通道、溫度傳感器線纜和引壓管組成。本發明裝置通過校準風洞標定后，可獲得裝置校準曲線；實際測量中，基于測壓孔和溫度傳感器測得的數據，再根據校準風洞標定獲得的校準系數曲線及公式，通過數據處理，可以同時得到被測二維穩態流場的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數、偏轉角、速度、密度參數，增加了溫度傳感器壽命和氣流不敏感角范圍，提高了測量空間分辨率和測量精度。

技術領域

本發明屬于流場測試技術領域，具體涉及一種用于超音速二維穩態流場的多點全參數長壽命測量裝置，適用于航空發動機進氣道、壓氣機、渦輪等二維復雜流場的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數、偏轉角、速度、密度全參數多點測量。

背景技術

航空發動機是一種復雜的動力機械，現代航空發動機內部流場存在超音區，惡劣的工作條件對測試技術也提出了更高的要求。為了提高現代航空發動機的設計水平，加強對其內部流場的認識，需要實現對超音速流場進行總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數、偏轉角、速度、密度全參數多點測量。

現有測量裝置大多針對亞音速流場，為適應亞音速流場的特性，其形狀通常為圓柱形。但圓柱狀的測量裝置在超音速流場中會引起損失較大的脫體激波，不僅會對被測流場產生較大干擾，同時會影響測量裝置的測量精度，因此不能滿足超音速流場的測量要求。

現有的測量裝置進行多參數測量時，通常使用溫度測量裝置和壓力測量裝置分別進行溫度參數和壓力參數的測量。也即分開使用單個裝置測量單一參數，這樣的測量方式一方面增加了測量裝置的數量，進而增大了對被測流場的干擾，另一方面增加了測試的復雜程度及試驗測試的成本，最重要的是不同測量裝置測得的流動參數無法保證來自同一流線，大大降低了測量裝置的空間分辨率，從而降低試驗測試的精度。

現有的測量裝置大多是單點測量，在測量多點參數時，需要同時使用多個測量裝置或通過位移機構帶動測量裝置移動進行測量。同時使用多個測量裝置不僅增加了試驗測試的成本，還會堵塞流場，影響測量精度。通過位移機構帶動測量裝置會造成多點測量的結果間存在時間差，無法實現流場的同時多點測量。此外，對于超音速流場測量而言，測量裝置會受到高速氣流沖擊易損壞，這就要求試驗測試過程的時間盡可能短，因此進行多點參數同時測量對于超音速流場測試來說更加重要。

按照現有的總溫測量裝置設計理念，溫度測量裝置精確測量氣流總溫的關鍵在于是否能夠使氣流在測溫點絕能滯止，因此，現有的溫度測量裝置大多數都是按照溫度傳感器正對主流的要求設計的，溫度測量裝置頭部采用滯止罩結構，收集來流，溫度傳感器放在滯止罩內，其缺點是，第一，溫度傳感器直接被流體沖刷，易受氣流中夾雜的油滴、灰塵等的影響，易損壞；第二，通常通過增大溫度傳感器的尺寸來提高傳感器的強度，再加上滯止罩的尺寸，故測量裝置尺寸較大，這樣會使得其空間分辨率較差；第三，氣流不敏感角較小，當待測來流的偏轉角較大時，氣流無法實現充分滯止，同時導致溫度傳感器表面熱交換不充分，總溫測量誤差較大。

也有采用單個溫度壓力組合測量裝置同時測量流場單點的溫度和壓力，現有的溫度壓力組合測量裝置其溫度傳感器均正對主流，存在上述溫度測量裝置的缺點，而且測量結果不是單一流線的參數，難以滿足超音流場的惡劣條件下的測量需求，因此，急需一種用于超音速二維穩態流場的多點全參數長壽命測量裝置，用于航空發動機進氣道、壓氣機、渦輪等二維復雜流場的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數、偏轉角、速度、密度的全參數多點同時測量。

發明內容