[發明專利]一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法

在審

• 申請號: 202011623037.1
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112834159A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 賈廣森;陳星;金鑫;姚大鵬;沙心國;陳勇富;文帥;畢志獻
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/08
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

1.一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.制作試驗模型，試驗模型包括平板和翼舵，平板通過舵軸與翼舵連接，翼舵底部的材質為微晶云母陶瓷，平板和翼舵對應處材質為有機玻璃；

S2.將溫敏材料噴涂在翼舵底部微晶云母陶瓷外側，形成溫敏涂層，將試驗模型放置于風洞試驗段的內部進行風洞試驗，風洞試驗段的側面設有風洞觀察窗，風洞觀察窗外設有紫外激發光源和高速相機；

S3.紫外激發光源發射的紫外線通過風洞觀察窗和有機玻璃，照射到溫敏涂層上激發溫敏涂層發射熒光，高速氣流通過平板和翼舵之間的縫隙使溫敏涂層產生溫升，并用高速相機記錄溫敏涂層表面光強變化，將每幅熒光圖像的表面光強分布與初始平均光強分布進行對比，獲得表面光強分布變化率，將多幅熒光圖像的表面光強分布變化率與標定曲線對比，獲取表面溫度隨時間的變化數據，進而計算出微晶云母陶瓷外側的表面熱流；

S4.將溫敏材料噴涂在有機玻璃上表面，形成溫敏涂層，重復步驟S3獲得有機玻璃上表面的表面熱流；

S5.將一體式熱電偶分布在舵軸區域，獲得舵軸處的溫度，計算出舵軸處的表面熱流。

2.根據權利要求1所述的一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：步驟S2和步驟S4中，所述溫敏材料由磷光粉和黏合劑組成，所述磷光粉與所述黏合劑的質量比為1:4.8-5.2，所述黏合劑由四乙烯五胺和異丙醇組成，所述異丙醇與所述四乙烯五胺的質量比為1:2.8-3.2。

3.根據權利要求1所述的一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：步驟S2和步驟S4中，所述噴涂通過噴涂筆噴涂，所述噴涂筆口徑為0.25mm，噴涂次數為5-6次，單次噴涂厚度為4-5μm，所述溫敏涂層的厚度為20-30μm。

4.根據權利要求1所述的一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：步驟S3中，所述紫外線的波長為365nm，所述初始平均光強分布為試驗前試驗裝置在風洞試驗段內部熒光圖像的平均光強分布，所述熒光圖像為20張，所述標定曲線為溫敏涂層表面光強分布變化率隨溫度變化的曲線，所述溫敏涂層表面光強分布變化率與所述溫度的關系式為：

其中，T為溫度，I為溫敏涂層加熱后的表面光強分布，I₀是溫敏涂層初始時的表面光強分布。

5.根據權利要求1所述的一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：所述試驗模型的微晶云母陶瓷和有機玻璃均滿足一維半無限大假設。

6.根據權利要求5所述的一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：步驟S3中和步驟S4中，所述微晶云母陶瓷外側和所述有機玻璃上表面的表面熱流計算公式為：

其中，q(t)為表面熱流率，k為基底材料的熱傳導系數，ρ為基底材料的密度，c為基底材料的比熱，t為有效試驗時間，T_W為溫敏涂層在有效試驗時間的溫升，基底材料為微晶云母陶瓷或有機玻璃。

7.根據權利要求1所述的一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：步驟S5中，所述舵軸的材質為鎳鉻合金，所述舵軸迎風處設有凹槽，所述一體式熱電偶粘接在所述凹槽內，所述一體式熱電偶為E型熱電偶，所述E型熱電偶的正極為舵軸，所述E型熱電偶的負極為康銅合金，，所述E型熱電偶的測點直徑為0.2mm，測點間距為1mm。

8.根據權利要求1所述的一種翼舵縫隙內部及舵軸熱流測量方法，其特征在于：步驟S5中，所述舵軸處溫度的計算公式如下：

T(K)＝Ae+Be²+Ce³+De⁴

其中，T(K)為溫度，e為熱電勢，A、B、C、D為熱電偶常數。