一种采用单排孔气膜冷却的压力探针的制作方法

本发明涉及高温流场测试技术领域，特别是涉及一种采用单排孔气膜冷却的压力探针，能防止探针在高温流场的测试中被高温来流损坏。

背景技术：

在实验或工业生产中常需要对高温流场中的压力进行测量，然而普通压力探针没有冷却装置，若直接对高温流场进行测量，探针往往会因过高的温度而变形甚至断裂。为了提高探针所能承受的温度，必须进行冷却保护。对比目前己经发展出的各种冷却方式可见，空气冷却方向的研究较多，主要包括对流冷却、冲击冷却、柱肋冷却等和气膜冷却等。对应用于高温流场测试的探针进行合理地冷却设计，才能避免高温损坏探针，从而完成测试任务。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种采用单排孔气膜冷却的压力探针，能够通过气膜冷却技术降低探针温度，当来流方向较为稳定时可以通过气膜有效地保护探针，从而实现在高温流场中进行测量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种采用单排孔气膜冷却的压力探针，其特征在于，包括：探针头部、支杆、引压管、气膜孔、转接段、进气管。所述探针头部与支杆焊接，引压管数量与探针头部开孔数对应并将一端安装在探针头部上的测压孔处，另一端从支杆内部穿过，从转接段上的孔伸出。

进一步，在支杆表面加工气膜孔，进气管将低温气体送入支杆内部，低温气体从气膜孔吹出并在来流作用下附着于支杆表面，从而形成低温气膜防止高温来流损坏探针。

进一步，进气管需根据主流流量与温度，调节送入支杆内部的冷却气体流量与温度，从而保持合适的吹风比与温度比。

进一步，压力探针头部外径4到8毫米，长度10到15毫米。

进一步，气膜孔轴线与探针支杆上的滞止点夹角在±10度到±45度之间，孔为直径0.5到1毫米的圆孔。

进一步，气膜孔轴线方向与支杆轴线方向夹角为30度到60度，气膜孔之间、气膜孔与支杆两端之间距离1.5毫米到5毫米，与孔径相协调，保证间距比3到5。

进一步，支杆内径2到5毫米，壁厚1.5毫米到4毫米，根据孔径和气膜孔轴线方向与支杆轴线方向的夹角进行协调，保证长径比3到5。

进一步，进气管根据主流流量进行调节，保证气膜孔吹风比为0.4到1.5之间。

进一步，进气管根据主流温度调节冷却气体温度，保证冷却气流与主流温度比0.4到1。

本发明的有益效果是：本发明在压力探针内部冷却的基础上在表面形成冷却气膜，在气膜覆盖的区域将高温气流直接与探针表面传热变成了高温气流—冷却气膜—探针表面的三温度传热体系。同时根据来流的流量和温度，调节冷却气流的射流流量和温度，保证冷却效率，防止高温流场测试中高温导致探针损坏。

附图说明

图1是一种采用单排孔气膜冷却的压力探针一较佳实施例示意图；

图2是一种采用单排孔气膜冷却的压力探针气膜孔剖视图；

附图中各部件的标记如下：1、探针头部；2、支杆；3、引压管；4、气膜孔；5、转接段；6、进气管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，一种采用单排孔气膜冷却的压力探针，包括：探针头部(1)、支杆(2)、引压管(3)、气膜孔(4)、转接段(5)、进气管(6)。探针头部(1)与支杆(2)焊接，引压管(3)数量与探针头部(1)开孔数对应并将一端安装在探针头部(1)上的测压孔处，另一端从支杆(2)内部穿过，从转接段(5)上的孔伸出。

探针头部(1)外径4毫米，长度12毫米。在探针支杆(2)与滞止点呈±15度处开气膜孔(4)，孔为直径0.6毫米的圆孔。气膜孔(4)轴线方向与支杆(2)轴线方向夹角为30度，气膜孔间距2.4毫米。支杆(2)内径5毫米，壁厚1.5毫米，长度50毫米。

本实施例介绍的一种采用单排孔气膜冷却的压力探针，通过合理选取气膜孔参数，使气膜孔间距比为4，长径比约为3.8，具有较好的冷却效率，在实际测量流场时，根据主流参数调节射流流量和温度，保证低温气膜的冷却效率，防止高温来流损坏探针，同时气膜避开了探针头部，避免了射流对测量的干扰，从而保证了探针在高温流场中能够稳定持续地进行精确的测量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种采用单排孔气膜冷却的压力探针，包括探针头部、支杆、引压管、气膜孔、进气管。所述探针头部与支杆焊接，引压管一端安装在探针头部上的测压孔处，从支杆内部穿出。支杆表面加工气膜孔。进气管根据主流流量与温度，调节送入支杆内部的冷却气体流量与温度，并将低温气体通过输气管送入支杆内部，低温气体从靠近探针头部处开始充满支杆的内部并从气膜孔吹出，形成低温气膜保护探针。通过上述方式，本发明能够在压力探针内部冷却的基础上在探针表面形成冷却气膜，避免高温气流直接与探针表面换热。同时根据来流的流量和温度，调节冷却气流的射流流量和温度，保证冷却效率，防止高温流场测试中高温导致探针损坏。

技术研发人员：马宏伟;王昱珅
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2017.04.18
技术公布日：2017.08.01