[發(fā)明專利]一種翼舵縫隙內(nèi)部及舵軸熱流測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011623037.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN112834159A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈廣森;陳星;金鑫;姚大鵬;沙心國(guó);陳勇富;文帥;畢志獻(xiàn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01M9/02
• 分類號(hào): G01M9/02;G01M9/08
• 代理公司: 北京八月瓜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本發(fā)明涉及熱流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種翼舵縫隙內(nèi)部及舵軸熱流測(cè)量方法，采用磷光熱圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)翼舵縫隙內(nèi)部熱流大面積的測(cè)量，并通過一體式熱電偶測(cè)量舵軸附近的熱流密度，從而獲得翼舵縫隙內(nèi)部的熱流分布云圖和舵軸處的熱流峰值。本發(fā)明示例的技術(shù)方案，通過采用磷光熱圖及一體式熱電偶相結(jié)合的測(cè)熱方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)翼舵縫隙內(nèi)部表面熱流分布和舵軸處熱流峰值的精準(zhǔn)測(cè)量，數(shù)據(jù)豐富，可直觀看出翼舵縫隙內(nèi)部上下表面的熱流分布及變化趨勢(shì)，同時(shí)了解舵軸區(qū)域向翼舵縫隙內(nèi)部的熱流傳遞情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種翼舵縫隙內(nèi)部及舵軸熱流測(cè)量方法。

背景技術(shù)

翼舵是高超聲速機(jī)動(dòng)飛行器穩(wěn)定飛行與姿態(tài)控制中應(yīng)用最為廣泛的控制方案，為使飛行器能改變舵偏角以及容納結(jié)構(gòu)溫升引起的熱膨脹，翼舵與飛行器之間通常會(huì)預(yù)留一定的縫隙。翼舵作為高超聲速飛行器表面的凸起物，局部會(huì)存在激波與邊界層干擾、激波與激波干擾、邊界層分離與再附等復(fù)雜物理現(xiàn)象，使局部氣動(dòng)加熱異常復(fù)雜，翼舵縫隙結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使上游高速流體涌入縫隙內(nèi)，縫隙附近表面將出現(xiàn)多條分離再附線，同時(shí)縫隙內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生渦結(jié)構(gòu)，使縫隙及干擾區(qū)熱環(huán)境特性發(fā)生較大的改變，產(chǎn)生多條局部高熱流帶，造成縫隙內(nèi)部上下壁面及舵軸附近容易出現(xiàn)較高的壁溫，從而引發(fā)嚴(yán)重的燒蝕。國(guó)內(nèi)外多個(gè)飛行試驗(yàn)項(xiàng)目在翼舵干擾區(qū)等部位出現(xiàn)了防熱材料嚴(yán)重?zé)g、剝落現(xiàn)象，部分情況甚至導(dǎo)致了飛行試驗(yàn)失利。

由于受風(fēng)洞尺寸的限制，氣動(dòng)熱環(huán)境風(fēng)洞試驗(yàn)多根據(jù)相似準(zhǔn)則采用縮比模型，傳統(tǒng)風(fēng)洞測(cè)熱手段因傳感器尺寸、走線等限制，存在測(cè)點(diǎn)位置有限、難以捕獲熱流峰值等缺點(diǎn)，而翼舵縫隙內(nèi)部尺寸狹小，問題更加突出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種翼舵縫隙內(nèi)部及舵軸熱流測(cè)量方法，通過點(diǎn)測(cè)量和非接觸面測(cè)量相結(jié)合的方法，準(zhǔn)確捕獲翼舵縫隙干擾區(qū)域熱流峰值位置和大小，克服傳感器尺寸限制及熱流峰值難以捕獲的難題，實(shí)現(xiàn)翼舵縫隙復(fù)雜流動(dòng)干擾區(qū)熱流分布和熱流峰值的準(zhǔn)確測(cè)量。

本發(fā)明提供一種翼舵縫隙內(nèi)部及舵軸熱流測(cè)量方法，包括以下步驟：

S1.制作試驗(yàn)?zāi)Ｐ停囼?yàn)?zāi)Ｐ桶ㄆ桨搴鸵矶妫桨逋ㄟ^舵軸與翼舵連接，翼舵底部的材質(zhì)為微晶云母陶瓷，平板和翼舵對(duì)應(yīng)處材質(zhì)為有機(jī)玻璃；

S2.將溫敏材料噴涂在翼舵底部微晶云母陶瓷外側(cè)，形成溫敏涂層，將試驗(yàn)?zāi)Ｐ头胖糜陲L(fēng)洞試驗(yàn)段的內(nèi)部進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，風(fēng)洞試驗(yàn)段的側(cè)面設(shè)有風(fēng)洞觀察窗，風(fēng)洞觀察窗外設(shè)有紫外激發(fā)光源和高速相機(jī)；

S3.紫外激發(fā)光源發(fā)射的紫外線通過風(fēng)洞觀察窗和有機(jī)玻璃，照射到溫敏涂層上激發(fā)溫敏涂層發(fā)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(chǎn)生溫升，并用高速相機(jī)記錄溫敏涂層表面光強(qiáng)變化，將每幅熒光圖像的表面光強(qiáng)分布與初始平均光強(qiáng)分布進(jìn)行對(duì)比，獲得表面光強(qiáng)分布變化率，將多幅熒光圖像的表面光強(qiáng)分布變化率與標(biāo)定曲線對(duì)比，獲取表面溫度隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出微晶云母陶瓷外側(cè)的表面熱流；

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

S5.將一體式熱電偶分布在舵軸區(qū)域，獲得舵軸處的溫度，計(jì)算出舵軸處的表面熱流。

進(jìn)一步地，步驟S1中，所述平板上設(shè)有安裝孔，所述舵軸通過螺母固定在所述安裝孔上。翼舵底部的微晶云母陶瓷可在大溫升條件下獲得較高的溫度變化率，提高翼舵縫隙內(nèi)部熱流的測(cè)量精度，紫外激發(fā)光源發(fā)射的紫外線透過平板上的有機(jī)玻璃激發(fā)溫敏涂層，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫敏涂層表面溫度的測(cè)量；

進(jìn)一步地，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(zhì)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(zhì)量比為1:2.8-3.2。