[發明專利]靜壓探針及高焓激波風洞靜壓測量方法

有效

• 申請號: 202011517498.0
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112649172B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 諶君謀;郎衛東;陳星;畢志獻;王玉東;易翔宇;王丹;邵忠杰;姚大鵬;盧洪波;李睿劬;賈廣森
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;G01M9/06
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

1.一種靜壓探針，其特征在于，包括：由多段加工、一體組裝而成、前后依次連接的前緣段、圓柱段、尾段、固定段、過渡段、以及用于與排架連接的連接段，還包括通過固定段固定于圓柱段和尾段內部靜壓探針中心孔中的測壓金屬管，其中：

所述前緣段、所述圓柱段和所述尾段彼此之間通過螺紋和小臺階連接，在保證同軸度后進行拋光處理；

所述前緣段包括半徑為R1的球頭構型的前緣頭部、前緣樣條曲線和直徑為D2的圓柱部分，其中，前緣樣條曲線與前緣頭部和前緣段的圓柱部分光滑過渡，在連接處，前緣樣條曲線函數與前緣頭部函數和圓柱部分函數一階導數相同，二階導數連續；所述前緣樣條曲線函數為：如公式1所示的四次樣條曲線函數，

其中，b為四次樣條曲線的橫坐標長度，x為橫坐標，R₁為前緣頭部的半徑，R₂為圓柱部分的半徑，R(x)為四次樣條曲線的縱坐標參數，θ為前緣頭部與四次樣條曲線的連接點的切線角度，x₁為前緣頭部與四次樣條曲線的連接點的橫坐標；

所述測壓金屬管的頭部設置于圓柱段的測壓孔處。

2.根據權利要求1所述的靜壓探針，其特征在于，前后依次連接的前緣段、圓柱段、尾段、過渡段、以及連接段的同軸度不大于0.01mm，外表面粗糙度Ra1.6。

3.根據權利要求1所述的靜壓探針，其特征在于，所述前緣頭部的半徑R₁0.5mm，圓柱部分的直徑為D₂的范圍為6mm～12mm。

4.根據權利要求1所述的靜壓探針，其特征在于，所述測壓金屬管與靜壓探針外表面光滑過渡，無氣流臺階，所述測壓孔處的位置距離前緣頭部的距離L₁的范圍為20×D₂～38×R₂，其中，R₂為圓柱部分的半徑。

5.根據權利要求1所述的靜壓探針，其特征在于，所述靜壓探針的測壓孔處的位置距離前緣頭部的距離L₁通過調節前緣段的長度進行調節，所述靜壓探針中心孔的大小通過測壓金屬管的大小進行調節。

6.根據權利要求1所述的靜壓探針，其特征在于，所述測壓金屬管的內徑為0.6～1.2mm，所述靜壓探針中心孔尺寸大于測壓金屬管的外徑，并大于測壓孔直徑的數倍，靜壓探針的整體長度通過調節探針的前緣段的長度和圓柱段的長度進行調節。

7.一種高焓激波風洞靜壓測量方法，其特征在于，用于對權利要求1至6中任一項所述的靜壓探針進行檢測，所述方法包括：

對靜壓探針的初始結構進行數值驗證，如果數值結果不滿足要求，則重新設計靜壓探針外形，如果滿足要求，再加工靜壓探針；

在進行高焓激波風洞流場測量時，對放置在流場校對排架上的靜壓探針，利用光學設備對靜壓探針進行監控，如果靜壓探針在流場中振動，并且振動幅度大于流場測試需求，則重新設計靜壓探針外形；如果振動幅度滿足激波風洞流場測量要求，則確定設計的靜壓探針滿足要求，采用滿足要求的靜壓探針進行高焓激波風洞靜壓測量，得到最終的測量結果。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，對靜壓探針的初始結構進行數值驗證具體包括：

在高焓激波風洞的駐室溫度大于2000K，且氣體在駐室發生離解或電離時，采用多組分多溫度模型，并考慮組分和熱化學非平衡對模型表面壓力的影響，進行數值驗證。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，重新設計靜壓探針外形具體包括：

更改靜壓探針的前緣段的前緣頭部尺寸、前緣樣條曲線、以及測壓孔處的位置距離前緣頭部的距離L₁，直到滿足設計需求。