一种高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置的制作方法

本发明属于等离子体风洞测量技术领域，尤其涉及一种利用接触式测量方法对电弧等离子体风洞中测试材料表面瞬时热流进行测量的装置。

背景技术：

行星再入是飞行器完整飞行的第四个阶段，该阶段飞行器飞行速度极高，可达到超声速，飞行器前端产生的激波使前缘流动的气体分解，产生高焓高电离状态的气体，该气体对于飞行器热防护性能产生十分严峻的考验。

等离子体风洞作为校核飞行器热防护系统的测量设备之一，由于其能够长时间稳定地产生高温高焓等离子体气流的特性，目前已被广泛应用于再入飞行器热防护系统的测试。

等离子体风洞中，对被测材料表面和等离子体气流内部相关参数的测量对于成功模拟实际高空飞行状态、研究高焓气流与热防护材料理化交互过程具有重要意义。同轴热电偶是测量高温热流的基本测试手段之一，属于接触式测量方法，拥有测量原理简单，引起误差因素少，响应速度快等优点，是用于测量瞬时热流的最佳仪器。在等离子体风洞领域由于同轴热电偶表面材质不能长时间稳定固化，因此还没有将同轴热电偶用于测量等离子体风洞气流瞬态热流的先例。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计用于高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置，测量等离子体风洞高温气流在材料表面的热流值。本发明的具体技术方案如下：

一种高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置，其特征在于，包括石墨挡板、连接固定座、电机支架、低速电机、肋板、支座、同轴热电偶、夹持座、稳定底板，其中，所述石墨挡板为圆形，在所述石墨挡板上均匀分布多个螺栓孔，并设置有弧形通气槽；所述连接固定座上设置有与所述石墨挡板的螺栓孔相适应的多个均匀分布的螺栓孔，所述石墨挡板与所述连接固定座的一端经螺栓孔通过螺栓和螺母固定连接；所述连接固定座的另一端通过所述低速电机的平键与所述低速电机连接，并使用螺钉加固连接位置；所述低速电机通过螺钉固定在所述电机支架上；所述电机支架与所述肋板通过螺栓和螺母紧固连接；

所述同轴热电偶通过压力配合设置在所述夹持座中，并通过螺栓和螺母夹紧；

所述夹持座、所述稳定底板、所述肋板三者通过螺栓和螺母连接；

所述肋板与所述支座通过螺栓和螺母连接。

优选地，所述弧形通气槽与所述石墨挡板同心、圆心角为45°至120°、宽度为1mm至3㎜。

优选地，所述肋板和所述支座为不锈钢材质，所述夹持座为塑料材质。

本发明的有益效果在于：

1.通过低速电机驱动石墨挡板，通气槽能根据低速电机的不同转速，控制流经同轴热电偶瞬时气流的时间和间隔。

2.保证了同轴热电偶不受长时间烧蚀而损坏，并能够达到瞬时热流测量的目的。

3.通过连接固定座连接石墨挡板与低速电机，使低速电机的力矩传递平稳，转速均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为根据本发明的一个实施方式的一种高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置的结构图；

图2为根据本发明的一个实施方式的一种高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置的结构图；

图3为石墨挡板正视图；

图4为连接固定座结构图；

图5为夹持座正视图和侧视图；

图6为平键结构图。

附图标号说明：

101-石墨挡板；102-电机支架；103-低速电机；104-肋板；105-稳定底板；106-夹持座；107-同轴热电偶；201-连接固定座；202-支座。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-图4所示，一种高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置，其特征在于，包括石墨挡板101、连接固定座201、电机支架102、低速电机103、肋板104、支座202、同轴热电偶107、夹持座106、稳定底板105，其中，石墨挡板101为圆形，在石墨挡板101上均匀分布多个螺栓孔，并设置有弧形通气槽，通气槽用于阻挡大部分的高温高焓气流，并能够间断地释放小部分高温气体至同轴热电偶107，在保护测温组件的同时能够提供少量的持续气流；连接固定座201上设置有与石墨挡板101的螺栓孔相适应的多个均匀分布的螺栓孔，石墨挡板101与连接固定座201的一端经螺栓孔通过螺栓和螺母固定连接；连接固定座201的另一端通过低速电机103的平键与低速电机103连接，并使用螺钉加固连接位置，能够保证旋转过程中的石墨挡板101转速平稳，对中性好，确保了低速电机103的扭矩能够平稳传递到石墨挡板101。

低速电机103通过螺钉固定在电机支架102上；电机支架102与肋板104通过螺栓和螺母紧固连接。

同轴热电偶7通过压力配合设置在夹持座106中，所述同轴热电偶7的露出长度可调并通过螺栓和螺母夹紧，完成对不同轴向位置的高温气流热流密度的参数测量，同时实现了长时间稳定的测量，克服了现有技术中只能短时测量的缺点。

夹持座106、稳定底板105、肋板104三者通过螺栓和螺母连接；肋板104与支座202通过螺栓和螺母连接。

在一些实施方式中，弧形通气槽与石墨挡板101同心、圆心角为45°至120°、宽度为1mm至3㎜。

在一些实施方式中，肋板104和支座202为不锈钢材质，夹持座106为塑料材质。

本发明的一种高温等离子体风洞驻点瞬时热流的测量装置的工作原理是在石墨挡板101转动时，通过石墨挡板101上的通气槽能够持续通过短时间的高温高焓气体，后部同轴热电偶107接受热流冲击，进行测温。电源启动带动低速电机103转动，低速电机103通过连接固定座201带动石墨挡板101转动，石墨挡板101上的通气槽在转动过程中间断地通过高温气体，同轴热电偶107接触高温气体发生热传导，将温度变化转换为电信号得到测温数据。能够在不损失原有气体工质物理属性的情况下，克服同轴热电偶107不能长时间测温的缺点，同时充分利用同轴热电偶7响应速度快、精准度高的特点，完成对高温高焓等离子体气流的热流密度测量。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。