[發明專利]一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置

在審

• 申請號: 202011539308.5
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112577703A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 周凱;曾徽;高賀;彭錦龍;涂建強;張仕忠
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M9/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于包括：電弧加熱器(1)、噴管(2)、水冷模型支架(3)、帶縫隙旋轉圓盤(4)、平板支座(5)、定位銷釘(6)以及熱流傳感器(7)；

電弧加熱器(1)通過陰極和陽極之間引燃高壓電弧，對充入管體內部的高壓空氣進行加熱，高溫高壓氣體通過噴管(2)進行膨脹加速，在出口形成超聲速試驗氣流；水冷模型支架(3)固定在噴管(2)出口處，與出口處超聲速試驗氣流方向保持預設夾角；

帶縫隙旋轉圓盤(4)為圓形平面結構，其中部設置有一個縫隙；通過定位銷釘(6)固定在平板支座上(5)，整體安裝在水冷模型支架(3)上，使得整體迎風面為一平面結構，僅在帶縫隙旋轉圓盤(4)中部有一縫隙，該縫隙的迎風面、底部及背風面布置若干熱流測點，在測點安裝熱流傳感器(7)，通過熱流傳感器(7)對縫隙測點熱流進行測量，經電磁屏蔽輸出引線輸出。

2.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述水冷模型支架(3)采用水冷方式，水冷壓力1～3Mpa，在電弧風洞高溫流場中1～3600s停留，帶有氣動送進及限位裝置，使水冷模型支架(3)與噴管出口(2)超聲速試驗氣流保持設定夾角α，α＝0～45°，用于模擬不同的模型相對超聲速試驗氣流攻角。

3.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述帶縫隙旋轉圓盤(4)外形直徑為A1，A1＝50mm～200mm，表面中部設置的矩形縫隙，縫隙長度為A2，A2＝50mm～150mm，縫隙寬度為A3，A3＝1.4mm～5mm，縫隙深度為A4，A4＝1mm-30mm，縫隙用于模擬飛行器表面縫隙結構，帶縫隙旋轉圓盤(4)四周開有A5個限位孔，A5＝1～24。

4.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述帶縫隙旋轉圓盤(4)表面縫隙的迎風面、底面、背風面布置有N個熱流測點，N＝3～50。

5.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述平板支座(5)為平板外形，長度為B1，B1＝100mm～250mm，寬度為B2，B2＝100mm～250mm，厚度為B3，B3＝5mm～30mm，中間開有圓形階梯孔用于安裝帶縫隙旋轉圓盤(4)，四周開有B4個限位孔，B4＝1～24。

6.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述定位銷釘(6)用于限定旋轉帶縫隙圓盤(4)與平板支座(5)的相對位置，旋轉帶縫隙圓盤(4)在平板支座(5)上自由旋轉，定位銷釘(6)使旋轉帶縫隙圓盤(4)表面縫隙與噴管(2)出口超聲速試驗氣流保持設定的夾角β，β＝0～90°，用于模擬不同的模型表面縫隙相對超高速試驗氣流的偏轉角。

7.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述熱流傳感器(7)響應時間為10μs，熱流測量范圍為10kw/m²～10Mw/m²，測量精度≤8％，表面耐燒蝕，表面耐溫≤450℃，熱流傳感器(7)最小直徑為1.4mm，用于對狹窄區域進行熱流測量。

8.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述電弧加熱器(1)為分段中焓電弧加熱器、管式低焓電弧加熱器或者疊片高焓電弧加熱器。

9.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：所述噴管(2)為矩形超聲速噴管或者亞聲速噴管。

10.根據權利要求1所述的一種電弧風洞可變角度平板窄縫隙熱流測量試驗裝置，其特征在于：水冷模型支架(3)、帶縫隙旋轉圓盤(4)、平板支座(5)、定位銷釘(6)以及熱流傳感器(7)組成的整體安裝于一個封閉的真空艙內，通過真空艙內的不同真空度模擬飛行器不同飛行高度時所處壓力條件。