[發明專利]一種基于鉑電阻的吊掛式雙滯止罩總溫探針頭部

在審

• 申請號: 202210894804.5
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115435913A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 馬宏偉;李赫
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18;G01K1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及總溫測試技術領域，具體涉及一種基于鉑電阻傳感器、采用吊掛式雙滯止罩的總溫探針頭部。為了解決現有總溫探針頭部測量精度不足、不敏感角范圍窄的問題，采用鉑電阻替代熱電偶作為感溫元件，提高傳感器精度；采用內、外兩層滯止罩，內層滯止罩通過一連接段吊掛在外層滯止罩內部，便于加工和安裝；內層滯止室內的氣流在傳感器頂部附近發生第一次滯止，然后從內層滯止罩根部出氣孔流出，發生第二次滯止，經過兩次滯止氣流速度顯著降低，總溫恢復特性較好；外層滯止室內的氣流則可以對傳感器根部和內層滯止罩壁面進行充分加熱，能夠降低導熱和輻射誤差；內、外層滯止罩進口沿周向均勻開設多個進氣槽，能夠有效拓寬總溫測量的不敏感角范圍。

技術領域

本發明涉及總溫測試技術領域，特別涉及一種基于鎧裝鉑電阻傳感器、采用吊掛式雙滯止罩的總溫探針頭部。

背景技術

對于航空發動機的壓氣機部件，等熵效率是重要的性能參數，其能夠衡量壓氣機的先進性和經濟性。通常在壓氣機部件實驗中，采用溫升法或扭矩法測量等熵效率，而對于單級壓氣機等熵效率，只能采用溫升法進行測量。溫升法測量壓氣機等熵效率的計算公式如下：

其中η_c表示壓氣機等熵效率，T_t1和T_t2分別表示壓氣機進、出口總溫，π_c表示壓氣機總壓比，k表示比熱比。對于溫升法測量等熵效率而言，進出口溫升越小，精確測量等熵效率的難度越大，其主要原因在于進出口溫升相對測量誤差較大。

總溫探針測量氣流總溫的性能通常采用總溫恢復系數r來評價，其定義為：

T_g表示探針測得溫度，T_t表示來流總溫，T_s表示來流靜溫，由于氣流繞流總溫探針時存在一定的滯止效應，卻又不能完全滯止，而且受限于傳感器精度、支桿導熱和輻射作用的影響，恒有T_tT_gT_s成立。由此可知，探針測得溫度與來流總溫越接近，總溫恢復系數越接近于1，總溫探針的性能越好。

通常采用熱電偶總溫探針進行壓氣機流場總溫測量時，其主要存在三個方面的缺陷：其一，熱電偶傳感器精度較差；其二，在氣流速度較高時，常規總溫探針采用的單層滯止罩難以避免較大的速度誤差，并且在氣流角增大時總溫恢復系數大大降低；其三，總溫測量雖然在與外界環境溫度差別不大的流場中進行，但仍存在一定的導熱誤差和輻射誤差。因此，急需發展能夠在小溫升壓氣機性能測試中進行總溫高精度測量、具有寬不敏感角范圍的總溫探針頭部。

發明內容

針對現有技術上的缺陷，本發明的核心目的在于，提供一種基于鉑電阻傳感器、采用吊掛式雙滯止罩的總溫探針頭部，以解決現有總溫探針頭部測量精度不足、不敏感角范圍窄的問題。

為了解決上述技術問題，采用鉑電阻替代熱電偶作為感溫元件，提高傳感器精度，并相應地改進滯止罩的結構，采用內、外兩層滯止罩，內層滯止罩通過一連接段吊掛在外層滯止罩內部，便于加工和安裝；內層滯止室內的氣流在傳感器頂部附近發生第一次滯止，并與傳感器進行熱交換，隨后從內層滯止罩根部連接段內的出氣孔流出，發生第二次滯止，經過兩次滯止氣流速度顯著降低，總溫恢復特性較好；外層氣流流入外層滯止罩，可以對傳感器根部和內層滯止罩壁面進行充分加熱，降低導熱和輻射誤差；內、外層滯止罩進口沿周向均勻開設多個進氣槽，能夠有效拓寬總溫測量的不敏感角范圍。其特征在于：由鉑電阻(1)、內層滯止罩(2)和外層滯止罩(3)組成；鉑電阻(1)作為總溫探針的感溫元件，可根據具體環境選擇鎧裝或裸裝的型式；內層滯止罩(2)進口開設進氣槽(4)，外層滯止罩(2)進口開設進氣槽(5)；內層滯止罩與外層滯止罩之間有一連接段(7)，中心開設出氣孔(6)，進入內層滯止罩的氣流從此處流出。

優選地，外層滯止罩(3)外徑為其長度的23/32至25/32，外層滯止罩(3)壁厚為其外徑的1/16至5/48。