[發明專利]一種高超聲速風洞隔熱尾支桿

在審

• 申請號: 202010103723.X
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111175008A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 郭雷濤;謝飛;張恒銘;孫鵬;何超;向立光;邱懷;唐友霖;吳友生
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;G01M9/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種高超聲速風洞隔熱尾支桿。該隔熱尾支桿包括凹槽尾支桿、等直段隔熱層和內錐隔熱套；凹槽尾支桿的等直段上包覆有等直段隔熱層；凹槽尾支桿的前端開有與隔熱尾支桿同軸的限位錐孔，限位錐孔內安裝有內錐隔熱套。該隔熱尾支桿為整體桿狀結構，后端通過錐段配合，楔鍵拉緊的方式連接在模型機構上，前段與內錐隔熱套通過過盈錐配合連接，內錐隔熱套與風洞天平通過錐配合，楔鍵拉緊方式連接，內錐隔熱套安裝在凹槽尾支桿的限位錐孔內。本發明的高超聲速風洞隔熱尾支桿通過阻隔尾支桿向天平元件導熱，減小了風洞流場與天平之間熱傳導，降低了天平本體溫度爬升，擬制了天平溫度效應，提高了風洞數據質量。

技術領域

本發明屬于高超聲風洞試驗設備領域，具體涉及一種高超聲速風洞隔熱尾支桿。

背景技術

在高超聲速風洞中試驗時，為了防止氣體發生冷凝，要對氣流進行加熱，當馬赫數大于等于8時，氣流駐點溫度能夠達到500℃以上。此時，天平的環境溫度可達到100℃～200℃以上，會引起較為嚴重的天平溫度效應，即：天平測量電路阻值變化，產生零點漂移；天平測量電橋靈敏度系數變化，改變天平靈敏度。

因此，需要采取相應措施減小天平溫度效應，一般有兩種方法：一是對天平進行溫度補償；二是對天平采取防隔熱措施，保證天平測量的精準度與靜態校準時一致。

溫度補償通常在天平貼片設計時予以考慮并實施。防隔熱措施通常在高超聲速風洞試驗裝置設計時予以考慮并實施。常見的天平采取防隔熱措施通常有三種：

一是采用水冷天平+常規支桿；

二是采用中溫天平+水冷支桿；

三是采用中溫天平+隔熱套(天平與模型之間)。

上述方式一和二都存在水冷裝置結構復雜、尺寸偏大，加工難度大問題；方式三僅僅在模型和天平之間采取了隔熱措施，沒有解決尾支桿向天平元件導熱問題，天平溫度效應依然較大。

當前，有必要針對方式三發展一種專用的高超聲速風洞隔熱尾支桿。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高超聲速風洞隔熱尾支桿。

本發明的高超聲速風洞隔熱尾支桿，其特點是：所述的隔熱尾支桿包括凹槽尾支桿、等直段隔熱層和內錐隔熱套；所述的凹槽尾支桿的等直段上包覆有等直段隔熱層，等直段隔熱層的外徑為D1，凹槽尾支桿的支桿直徑為D，D≤D1；凹槽尾支桿的前端開有與隔熱尾支桿同軸的限位錐孔，限位錐孔內安裝有內錐隔熱套。

所述的凹槽尾支桿的限位錐孔段的長度為L，L≤2.5D。

所述的限位錐孔與內錐隔熱套的錐度相同，二者過盈配合。

所述的等直段隔熱層和內錐隔熱套的材質為玻璃纖維增強塑料。

所述的等直段隔熱層的厚度為d1，d1≥0.1D。

所述的內錐隔熱套的厚度為d2，d2≥0.1D。

本發明的高超聲速風洞隔熱尾支桿中的內錐隔熱套和等直段隔熱層的作用是阻礙天平本體溫度爬升，減小天平溫度效應。內錐隔熱套和等直段隔熱層均采用低導熱率的玻璃纖維增強塑料加工。在滿足風洞試驗要求剛度、強度前提下，內錐隔熱套和等直段隔熱層的厚度越大隔熱效果越好。

本發明的高超聲速風洞隔熱尾支桿中的內錐隔熱套作為天平和支桿之間的轉接件，采用低導熱率的玻璃纖維增強塑料加工，相比天平和支桿的金屬材料材質偏軟，有利于三者之間錐面配合貼合度，減小配合間隙，保證天平與支桿裝配的同軸度。

本發明的高超聲速風洞隔熱尾支桿具有以下優點：

1.結構簡單，拆卸方便；