适用于亚跨超音速风洞的转捩测量方法与流程

本发明涉及转捩测量技术领域，尤其涉及一种适用于亚跨超音速风洞的转捩测量方法。

背景技术：

飞行器在飞行试验过程中，飞行器表面存在层流和湍流两种流态。流态的不同会直接导致飞行器升力、阻力、表面热流和发动机性能的不同。其中，流动从层流转变为湍流的过程称为转捩，而准确的测量飞行器外表面的转捩位置对飞行器的设计及计算方法的建立起着关键作用。

目前，飞行器的转捩测量主要集中在地面风洞试验，采用脉动压力传感器和热流传感器进行测量，从而获得转捩位置。但是，脉动压力传感器和热流传感器只能在空间足够大的条件下进行点测量。同时，在亚音速条件下，不存在气动加热，无法采用热流传感器进行测量。因此，现有的地面测量手段(采用脉动压力和热流传感器)无法适用于亚跨超音速风洞的薄壁模型。

传统的亚跨超音速风洞薄壁模型的转捩测量主要采用升华法和油流法，这种方法是通过在金属表面喷涂常温易升华的物质，利用转捩前后模型表面的剪切力变化很大，导致湍流区域的升华速度加快，从而在层流和湍流之间形成转捩边界。然而，这种方法流程复杂，对模型表面的剪切力很敏感，只能进行定性测量，可重复使用效果差，且使用不方便。

技术实现要素：

本发明提供了一种适用于亚跨超音速风洞的转捩测量方法，能够解决现有技术中亚跨超音速风洞的转捩测量方法可重复使用效果差且使用不方便的问题。

本发明提供了一种适用于亚跨超音速风洞的转捩测量方法，其中，该方法包括：

根据试验需求确定飞行器试验模型的转捩测量区域；

在所述飞行器试验模型的转捩测量区域上喷涂隔热涂层；

对喷涂有隔热涂层的所述飞行器试验模型进行整体加热以使所述飞行器试验模型整体达到预定温度；

在来流恒定的情况下，针对不同试验条件对所述转捩测量区域的表面温度变化进行图像采集，获得不同试验条件下的温度图像；

根据所述温度图像获得所述转捩测量区域的表面温度变化曲线；

根据所述表面温度变化曲线确定所述转捩测量区域中的转捩位置。

优选地，根据所述表面温度变化曲线确定所述转捩测量区域中的转捩位置包括：

将所述表面温度变化曲线的斜率从正跳变为负时所述转捩测量区域中对应的位置确定为转捩位置。

优选地，在所述飞行器试验模型的转捩测量区域上喷涂隔热涂层之后，该方法还包括：

对所述隔热涂层进行抛光处理。

优选地，通过辐射加热或者风暖加热对喷涂有隔热涂层的所述飞行器试验模型进行整体加热。

优选地，采用红外相机针对不同试验条件对所述转捩测量区域的表面温度变化进行图像采集。

优选地，所述隔热涂层的厚度不大于0.5微米。

优选地，所述预定温度为100℃。

通过上述技术方案，可以在飞行器试验模型上确定的转捩测量区域喷涂隔热涂层；之后对飞行器试验模型进行整体加热达到预定温度；然后在来流恒定的情况下，针对不同试验条件对所述转捩测量区域的表面温度变化进行图像采集，可以获得不同试验条件下的温度图像，根据所述温度图像可以获得所述转捩测量区域的表面温度变化曲线，进而可以根据所述表面温度变化曲线确定所述转捩测量区域中的转捩位置。由此，可以直接通过转捩测量区域的表面温度判定转捩，具有误差小易实现的优点，为后续飞行器的转捩测量奠定了基础。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明一种实施例的一种适用于亚跨超音速风洞的转捩测量方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了根据本发明一种实施例的一种适用于亚跨超音速风洞的转捩测量方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例提供了一种适用于亚跨超音速风洞的转捩测量方法，其中，该方法包括：

s100，根据试验需求确定飞行器试验模型的转捩测量区域；

其中，转捩测量区域例如可以包括飞行器上表面、下表面和机翼等。举例来讲，当试验需求(工程实际需求)为针对飞行器的上表面进行转捩测量时，则确定飞行器试验模型的转捩测量区域为飞行器上表面。

s102，在所述飞行器试验模型的转捩测量区域上喷涂隔热涂层；

s104，对喷涂有隔热涂层的所述飞行器试验模型进行整体加热以使所述飞行器试验模型整体达到预定温度；

也就是，在飞行器试验模型整体达到预定温度时，可以执行后续的步骤(相应的转捩测量试验步骤)。

s106，在来流恒定的情况下，针对不同试验条件对所述转捩测量区域的表面温度变化进行图像采集，获得不同试验条件下的温度图像；

s108，根据所述温度图像获得所述转捩测量区域的表面温度变化曲线；

s110，根据所述表面温度变化曲线确定所述转捩测量区域中的转捩位置。

通过上述技术方案，可以在飞行器试验模型上确定的转捩测量区域喷涂隔热涂层；之后对飞行器试验模型进行整体加热达到预定温度；然后在来流恒定的情况下，针对不同试验条件对所述转捩测量区域的表面温度变化进行图像采集，可以获得不同试验条件下的温度图像，根据所述温度图像可以获得所述转捩测量区域的表面温度变化曲线，进而可以根据所述表面温度变化曲线确定所述转捩测量区域中的转捩位置。由此，可以直接通过转捩测量区域的表面温度判定转捩，具有误差小易实现的优点，为后续飞行器的转捩测量奠定了基础。

根据本发明一种实施例，根据所述温度图像获得所述转捩测量区域的表面温度变化曲线可以采用现有技术中已有的方式，本发明在此不再赘述。

根据本发明一种实施例，根据所述表面温度变化曲线确定所述转捩测量区域中的转捩位置包括：

将所述表面温度变化曲线的斜率从正跳变为负时所述转捩测量区域中对应的位置确定为转捩位置。

其中，所述表面温度变化曲线可以为温度与位置关系曲线。在不存在转捩的情况下，曲线的斜率为恒定的正值；而在曲线的斜率从正跳变为负时，即表示温度发生突然下降，可以确定飞行器在此处发生流动转捩，对应的位置则可以确定为转捩位置。

根据本发明一种实施例，在所述飞行器试验模型的转捩测量区域上喷涂隔热涂层之后，该方法还包括：

对所述隔热涂层进行抛光处理。

也就是，在喷涂完成后，对隔热涂层进行抛光处理，由此可以保证隔热涂层表面的粗糙度与试验模型表面保持一致。

举例来讲，飞行器试验模型的材料可以为高热导率的金属材料。

根据本发明一种实施例，通过辐射加热或者风暖加热对喷涂有隔热涂层的所述飞行器试验模型进行整体加热。

也就是，针对喷有隔热涂层的试验模型，可以采用辐射加热或者风暖加热对试验模型进行加热，从而可以保证模型整体受热均匀。

根据本发明一种实施例，采用红外相机针对不同试验条件对所述转捩测量区域的表面温度变化进行图像采集。

也就是，在试验过程中，可以采用红外相机拍摄试验模型上确定的转捩测量区域的温度变化，进而获得不同试验条件下的试验模型表面的温度图像。

根据本发明一种实施例，所述隔热涂层的厚度不大于0.5微米。

根据本发明一种实施例，所述预定温度为100℃。

本领域技术人员应当理解，上述关于厚度和预定温度的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

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。