[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

本發明公開了一種靜壓探針及高焓激波風洞靜壓測量方法，該靜壓探針包括：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、和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，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；所述測壓金屬管的頭部設置于圓柱段的測壓孔處。

技術領域

本發明涉及風洞試驗技術領域，尤其是涉及一種靜壓探針及高焓激波風洞靜壓測量方法。

背景技術

高焓激波風洞是一種特殊的激波風洞，高焓激波風洞是通過入射激波和反射激波這兩道激波的作用來提高風洞來流總溫和總壓，激波風洞結構較為簡單，造價也較為低廉。隨著現代測試技術的發展，不僅僅能夠開展空氣動力學的基礎科研，還能夠承擔大量的飛行器的氣動力/熱、氣動物理、氣動光學、光電特性和電磁散射測量等試驗。目前通過測量噴管出口自由來流的皮托壓、駐點熱流等參數診斷噴管出口參數。對于總溫超過2500K的高焓激波風洞，需要利用氦氣、氬氣等稀有氣體作為驅動氣體，然而，氦氣等稀有氣體與試驗氣體混合后，對皮托壓和駐點熱流曲線影響很小，因此，通過試驗段皮托壓和駐點熱流來判斷有效試驗時間不合適。大多數情況下，氦氣等驅動氣體與試驗氣體混合使得試驗氣體發生污染，皮托壓無法有效對污染現象進行識別，噴管出口皮托壓和駐點熱流對驅動氣體污染不敏感。對于高焓激波風洞氣流，自由流靜壓是一個重要的參數，能夠表征自由流中的熱化學松弛效應，噴管出口靜壓能夠有效判斷污染發生的時間，進而判斷有效試驗時間。高焓激波風洞，利用激波對試驗氣體兩次作用，使其溫度和壓力得到急劇升高，受到膜片破裂壓力參數等不同的影響，每次試驗總壓、皮托壓和駐點熱流會有一定的偏差，如果利用平板進行測量靜壓，會有一定的偏差，利用靜壓探針測量靜壓，能夠在測量總壓、皮托壓和駐點熱流的條件下，同時進行有效測量。因此，目前亟須一種在減少成本的同時能夠更加準確測量靜壓的技術方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種靜壓探針及高焓激波風洞靜壓測量方法，旨在解決現有技術中的上述問題。

本發明提供一種靜壓探針及高焓激波風洞靜壓測量方法，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；

所述測壓金屬管的頭部設置于圓柱段的測壓孔處。

本發明提供一種高焓激波風洞靜壓測量方法，用于上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，對放置靜壓在流場校對排架上的探針，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。