一种测量跨音三维非定常流场的动态温度压力组合探针的制作方法

本发明属于温度、压力测试技术领域，涉及跨音速三维非定常流场的动态温度、动态压力测量装置，具体涉及一种测量跨音三维非定常流场的动态温度压力组合探针，适用于叶轮机械进口、出口和级间跨音速三维动态流场的测试。

背景技术：

进口流场存在动态温度、动态压力组合畸变会严重影响航空发动机压气机、风扇气动性能，甚至造成发动机失速、喘振，研究动态温度、动态压力组合畸变的影响，迫切需要对存在动态温度、动态压力组合畸变的跨音速压气机进口、级间、转子出口跨音速三维动态流场进行测量。目前只能采用动态压力传感器测量动态压力信号，采用小惯性热电偶测量动态温度信号，采用常规的稳态压力探针测量总压分布，不能提供更多的三维非定常流场信息，急需更有针对性的测量手段。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对动态温度、动态压力组合畸变影响实验研究中测量手段不足问题，发明一种测量跨音三维非定常流场的动态温度压力组合探针，与现有的流场测试探针相比，能同时测得跨音速来流的温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度分量随时间的变化。

本发明的技术解决方案是：

1、一种测量跨音三维非定常流场的动态温度压力组合探针，其特征在于：包括探针头部(1)、支杆(2)，所述探针头部(1)为楔顶棱柱状结构，其内部封装4支动态压力传感器、安装1支动态温度传感器，探针测量时探针头部(1)的迎风面包括楔顶斜平面(3)、正平面(4)、对称的左侧平面(5)和右侧平面(6)，背风面为圆柱弧面(7)；动态温度传感器头部(8)露出楔顶斜平面；在探针头部(1)的楔顶斜面(3)上，开有一个压力感受孔，为上孔(9)，在探针头部(1)正平面(4)、对称的左侧平面(5)和右侧平面(6)各开有1个压力感受孔，分别为中孔(10)、左孔(11)、右孔(12)，这4个互不相通的压力感受孔，分别与探针头部(1)内的4个动态压力传感器连通。

2、进一步，探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道。

3、进一步，探针头部(1)的圆柱弧面(7)的轴线与探针支杆(2)的轴线重合。

4、进一步，探针头部(1)露出楔顶斜面的动态温度传感器头部(8)中心线与上孔(9)中心线、中孔(10)中心线、探针支杆(2)轴线在同一个平面上，左侧平面(5)和右侧平面(6)沿该平面对称，左孔(11)和右孔(12)沿该平面对称分布。

5、进一步，探针头部(1)的正平面(4)宽1毫米至2毫米，左侧平面(5)和右侧平面(6)夹角为30°至90°。

6、进一步，探针头部(1)楔顶斜平面(3)与探针支杆(2)轴线的夹角为28°至54°。

7、进一步，动态温度传感器安装在探针头部(1)楔顶棱柱状结构内后方，动态温度传感器头部(8)露出楔顶斜面0.5毫米至3毫米。

8、进一步，探针头部(1)楔顶斜面(3)上的上孔(9)，在温度传感器头部(8)的前下方，上孔(9)的直径为0.6毫米至1.5毫米，圆心与楔顶斜面(3)底边距离为1毫米至5毫米。

9、进一步，探针头部(1)的中孔(10)、左孔(11)和右孔(12)的直径为0.6毫米至1.5毫米，中孔(10)圆心与楔顶斜面(3)的底边距离为1毫米至5毫米。

10、进一步，动态压力传感器和动态温度传感器的线缆(13)由探针支杆(2)内的管道，由探针尾部引出。

本发明的有益效果是：

与现有跨音流场测试探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得跨音来流温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确、全面测量跨音三维非定常流场的手段。

附图说明

图1是本发明的实施例中的测量跨音三维非定常流场的动态温度压力组合探针的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图2的A向视图。

其中：1-探针头部，2-探针支杆，3-楔顶斜面，4-正平面，5-左侧平面，6-右侧平面，7-圆柱弧面，8-动态温度传感器头部，9-上孔，10-中孔，11-左孔，12-右孔，13-线缆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐述。

如图1所示，本实施例中介绍了一种测量跨音三维非定常流场的动态温度压力组合探针，包括探针头部(1)和支杆(2)，探针头部(1)为楔顶棱柱状结构，外接圆直径为6毫米，探针头部(1)高30毫米，其内部封装4支动态压力传感器、安装1支动态温度传感器，探针测量时探针头部(1)的迎风面包括楔顶斜平面(3)、正平面(4)、对称的左侧平面(5)和右侧平面(6)，背风面为圆柱弧面(7)；动态温度传感器头部(8)露出楔顶斜平面；在探针头部(1)的楔顶斜面(3)上，开有一个压力感受孔，为上孔(9)，在探针头部(1)正平面(4)、对称的左侧平面(5)和右侧平面(6)各开有1个压力感受孔，分别为中孔(10)、左孔(11)、右孔(12)，这4个互不相通的压力感受孔，分别与探针头部(1)内的4个动态压力传感器连通。

探针支杆(2)为圆柱体，直径8毫米，其内部开有圆型通道，直径5毫米。

探针头部(1)的圆柱弧面(7)的轴线与探针支杆(2)的轴线重合。

探针头部(1)露出楔顶斜面的动态温度传感器头部(8)中心线与上孔(9)中心线、中孔(10)中心线、探针支杆(2)轴线在同一个平面上，左侧平面(5)和右侧平面(6)沿该平面对称，左孔(11)和右孔(12)沿该平面对称分布。

探针头部(1)的正平面(4)宽1毫米，左侧平面(5)和右侧平面(6)夹角为40°。左孔(11)、右孔(12)和中孔(10)的圆心在同一平面上，左孔(11)圆心与正平面(4)左边的距离为3毫米，右孔(12)圆心与正平面(4)右边的距离为3毫米。

探针头部(1)楔顶斜平面(3)与探针支杆(2)轴线的夹角为40°。

动态温度传感器安装在探针头部(1)楔顶棱柱状结构内后方，动态温度传感器头部(8)露出楔顶斜面1毫米。

探针头部(1)楔顶斜面(3)上的上孔(9)，在温度传感器头部(8)的前下方，上孔(9)的直径为0.6毫米，圆心与楔顶斜面(3)底边距离为1毫米。

探针头部(1)的中孔(10)、左孔(11)和右孔(12)的直径为0.6毫米，中孔(10)圆心与楔顶斜面(3)的底边距离为1毫米。

动态压力传感器和动态温度传感器的线缆(13)由探针支杆(2)内的管道，由探针尾部引出。

本发明实施例中介绍的测量跨音三维非定常流场的动态温度压力组合探针，经过跨音速校准风洞标定，可以获得标定数据。实际测量跨音速三维非定常流场时，该动态温度压力组合探针的4支动态压力传感器、1支动态温度传感器同时测得各自感受到的非定常压力、非定常温度数据，利用获得的跨音速校准风洞标定数据，进行数据处理，可以获得跨音来流温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度随时间的变化。