[實用新型]一種低溫跨聲速設備TSP轉捩測量試驗裝置

有效

• 申請號: 202020940025.0
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN211954611U
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 王元靖;陶洋;林俊;王紅彪;熊能;劉祥;梁錦敏
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本實用新型公開了一種低溫跨聲速設備TSP轉捩測量試驗裝置。該測量裝置包括試驗模型、CCD相機、光源、數據處理計算機和加熱裝置；試驗模型為金屬模型，在試驗模型表面，從下至上依次覆蓋有絕緣隔熱層、加熱層、絕緣熱反射層、絕緣導熱層、溫敏涂料底漆和溫敏涂料面漆；CCD相機捕獲試驗模型表面圖像；光源提供照明；數據處理計算機用于接收CCD相機捕獲的試驗模型表面圖像，并進行圖像識別與處理；加熱裝置用于加熱加熱層，控制試驗模型表面溫度。該測量裝置中的試驗模型表面具有多層結構，能夠將TSP試驗技術工作溫度從室溫降至77K，同時大幅提升傳熱分辨率和轉捩測量精度。該測量裝置特別適用于在低溫環境下研究對象的流動結構，具有推廣應用價值。

技術領域

本實用新型屬于低溫跨聲速設備試驗技術領域，具體涉及一種低溫跨聲速設備TSP轉捩測量試驗裝置。

背景技術

飛行器飛行過程中，邊界層轉捩位置對飛行器的摩阻、表面流態及飛行性能有很大影響，飛行雷諾數下的轉捩位置確定是飛行器設計的關鍵技術之一。在地面試驗時，為了實現飛行條件模擬，通常利用低溫環境實現，常規邊界層轉捩測量技術如萘升華法、油膜干涉法、脈動壓力測量法、熱膜測量法、紅外測量法等在低溫環境下效果較差。而TSP測量技術使用高性能相機，可以獲得高分辨率的溫度分布圖像，配合不同工作溫度的TSP涂料，具備在低溫環境中開展廣泛應用的潛力。

TSP技術是基于引入溫度階躍來增強轉捩引發的溫度效應原理發展而來的。但是在跨聲速時，試驗模型與來流溫差較小，對傳熱特性的分辨率不高，導致目前已有TSP溫敏轉捩測量技術測量精度降低。

當前，亟需發展一種針對低溫跨聲速設備的TSP轉捩測量試驗裝置。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種低溫跨聲速設備TSP轉捩測量試驗裝置。

本實用新型的低溫跨聲速設備TSP轉捩測量試驗裝置，其特點是，所述的測量裝置包括試驗模型、CCD相機、光源、數據處理計算機和加熱裝置；

所述的試驗模型為金屬模型，在試驗模型表面，從下至上依次覆蓋有絕緣隔熱層、加熱層、絕緣熱反射層、絕緣導熱層、溫敏涂料底漆和溫敏涂料面漆；

所述的CCD相機放置在低溫跨聲速設備的上駐室，上駐室壁板上開有觀察窗，CCD相機通過觀察窗捕獲試驗模型表面圖像；

所述的光源放置在低溫跨聲速設備的上駐室，光源通過觀察窗為CCD相機提供照明；

所述的數據處理計算機位于低溫跨聲速設備的外部，與CCD相機連接，用于接收CCD相機捕獲的試驗模型表面圖像，并進行圖像識別與處理；

所述的加熱裝置位于低溫跨聲速設備外部，與加熱層的正電極、負電極連接，用于加熱加熱層，控制試驗模型表面溫度。

所述的測量裝置還包括移測機構、熱線探頭和頻譜分析儀；所述的移測機構為X向、Y向、Z向三自由度運動機構，安裝在低溫跨聲速設備的上駐室內，熱線探頭安裝在移測機構伸入低溫跨聲速設備試驗段的支臂上，移測機構帶動熱線探頭測量試驗模型邊界層內的速度分布；頻譜分析儀位于低溫跨聲速設備的外部，與熱線探頭連接，用于分析熱線探頭的輸出信號。

所述的測量裝置還包括紅外相機，紅外相機安裝在低溫跨聲速設備的上駐室內，透過觀察窗監測加熱層的加熱效果。

所述的CCD相機為科學級相機，分辨率1600×1200像素，采集速度44幀/秒。

所述的觀察窗上安裝有濾光片。

所述的光源為LED光源或者激光。

進一步地，LED光源的輸出功率大于等于3w，強度高于10mw/cm²。