[發明專利]一種用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置和測溫方法

有效

• 申請號: 202110860693.1
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113310655B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 張偉;楊永能;楊海濱;付泰;吳冠青;黃颶;王曉宇;劉俊;杜俊;杜林峰;羅胤洲
• 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: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/06;G01K7/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置和測溫方法。該測溫裝置和測溫方法通過在靶體中安裝加熱元件，提前預熱靶體，在高超聲速風洞的高溫高壓快速閥換向后，將熱電偶的測溫探頭突然暴露在高溫高壓氣流中，能夠快速準確地測得高溫高壓氣流的溫度。該測溫裝置結構簡單、穩定可靠，該測溫方法能夠縮短靶體與高溫高壓氣流熱交換時間，快速、準確測量高溫高壓氣流溫度，滿足了高超聲速風洞高溫高壓快速閥快速切換后快速測量高溫高壓氣流溫度的需求。

技術領域

本發明屬于高超聲速風洞試驗技術領域，涉及風洞試驗參數測量，具體涉及一種用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置和測溫方法。

背景技術

高超聲速風洞的高溫高壓快速閥（簡稱高溫閥）是風洞的主要部段之一，為氣控二位三通截止閥，開關時間≤2s，工作介質為干燥空氣，其主要功能是在高馬赫數試驗下把未達到試驗溫度的高壓氣流通過旁路系統排入大氣，降低高馬赫數試驗時高溫高壓氣流對下游噴管、試驗段和測試設備的溫度影響，降低溫度效應，提高試驗數據質量。

高超聲速風洞進行高馬赫數試驗時氣流壓力可達6MPa，溫度超過650℃，當達到試驗溫度和壓力時，高溫閥快速切換，通過安裝于風洞穩定段的常規測溫排架測量此時的高溫高壓氣流溫度。但是由于常規測溫排架需被高溫高壓氣流充分加熱后才能準確測量出高溫高壓氣流的溫度，因此，測量值與實際值存在一定時間滯后。

當前，亟需發展一種用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置和測溫方法。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題是提供一種用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置，本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置的測溫方法。

本發明的用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置，其特點是，所述的快速響應測溫裝置包括直管型的靶體，靶體的前端懸空，靶體的后端固定在法蘭盤上；靶體上設置有一系列沿軸線方向分布并垂直于軸線的陶瓷墊片，靶體內設置有平行于軸線并依次穿過陶瓷墊片的熱電偶和加熱元件；熱電偶和加熱元件穿過法蘭盤后固定在頂蓋的內部空腔中，頂蓋固定在法蘭盤上；熱電偶和加熱元件的后端伸出頂蓋的引出線與現場控制箱連接，熱電偶的前端伸出靶體的前端，具有面向高超聲速風洞高溫高壓氣流的測溫探頭；現場控制箱內設置有與加熱元件連接的溫控器。

進一步地，所述的靶體的材質為GH3044。

進一步地，所述的加熱元件為電加熱絲，電加熱絲纏繞在平行于靶體的軸線并依次穿過陶瓷墊片的陶瓷棒上。

進一步地，所述的法蘭盤的材質為06Cr25Ni20。

本發明的用于高超聲速風洞的快速響應測溫裝置的測溫方法，包括以下步驟：

a.將快速響應測溫裝置通過法蘭盤安裝在高超聲速風洞的穩定段上；

b.高超聲速風洞試驗前，現場控制箱控制加熱元件加熱靶體，熱電偶實時測量靶體的溫度并反饋至溫控器，當靶體達到風洞試驗所需的溫度時，溫控器斷開線路，加熱元件停止加熱；

c.啟動高超聲速風洞，開始高超聲速風洞試驗，切換高超聲速風洞的高溫閥，熱電偶的測溫探頭面向高超聲速風洞高溫高壓氣流，測溫探頭測量氣流溫度并反饋至現場控制箱進行顯示和存儲；

d.高超聲速風洞試驗結束，切換高超聲速風洞的高溫閥，現場控制箱控制快速響應測溫裝置斷電。