一种用于精确测量压气机级温升效率的装置的制作方法

本发明属于叶轮机测试技术领域，具体涉及一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，能在最大限度减弱对被测流场干扰的前提下实现叶轮机压气机单级温升效率的准确测量。

背景技术：

叶轮机是一种复杂机械，压气机是叶轮机最主要的组成部件之一，压气机温升效率直接决定了叶轮机的整体效率，因此不断提升压气机温升效率是发展叶轮机技术的重要途径。提高压气机的温升效率，首先需要对其进行准确的测量，而现有技术的测量误差太大，已经超出了压气机效率改进的量值。

压气机温升效率的计算公式如下：

式中：——试验压气机进口总温，k

——试验压气机出口总温，k

为试验压气机出口总压，pa

为试验压气机进口总压，pa

γ——比热比

由上述公式可知，为测得压气机温升效率，需要测得试验压气机的进口总温出口总温进口总压出口总压

现有测量方法在测量进口总温时，仅在进气系统中气流速度最低的部位布置一个测点。但在进口位置上，流场也是存在不均匀度的，只用一个测点进行测量会忽略这种不均匀度带来的影响，从而使最终测量误差增大。

现有测量方法在测量出口总温时，用耙形总温探针或6～8支多点总温探针测量出口温度。用算数平均法计算出口总温平均值。计算各测量温度时，按温度探针形式选取相应的温度恢复系数。在出口流场中，各点的流速并不是均匀的，采用算数平均法计算出口总温平均值忽略了这种不均匀性，会使测量误差增大。

现有测量方法在测量进口总压时，用四支多点总压探针测量进口总压，用面积平均方法计算进口总压平均值。由于流场流速的不均匀性，使用面积平均方法计算总压平均值会带来额外的计算误差，进而降低整个试验测试的精度。

现有测量方法在测量出口总压时，有三种方式：(1)用一支沿径向移动耙形总压探针或者多支(10～12支)多点总压探针测量出口总压时，多点多支总压探针沿周向布置应考虑栅距方向的总压不均匀因素。(2)用位移机构或者旋转机匣带动单点组合探针测量覆盖1.2倍栅距的扇形面内的总压。(3)用多支耙形总压探针测量出口总压，每支耙形总压探针分别置于出口测量截面等环面的平均半径上。总压测量方式同样忽略了各点流速不均匀的问题，进而使得测量误差增大。

现有测量只能测得多级压气机进出口的参数，而不能测得多级压气机级间参数，因此对于多级压气机来说，现有技术只能测得多级压气机整体效率，而不能测得压气机单级效率。

现有温度测量装置大多数都是按照温度传感器正对主流的要求设计的，温度测量装置头部采用滞止罩结构，收集来流，温度传感器放在滞止罩内，其缺点是，第一，温度传感器直接被流体冲刷，易受气流中夹杂的油滴、灰尘等的影响，易损坏；第二，通常通过增大温度传感器的尺寸来提高传感器的强度，再加上滞止罩的尺寸，故测量装置尺寸较大，这样会使得其空间分辨率较差；第三，气流不敏感角较小，当待测来流的偏转角较大时，气流无法实现充分滞止，同时导致温度传感器表面热交换不充分，总温测量误差较大。

此外，现有测量装置在进行压气机参数测量时，大多使用单独的压力测量装置和温度测量装置分别对压力和温度进行测量，这就使得压力、温度不能同时同点测量，且测量参数并不来自于同一流线，而压气机中的流动具有很强的非定常性和空间不均匀性，这就会令最终的测量结果产生额外的误差。另外，探针在伸入压气机流场中进行测量时，不可避免的会对被测流场产生干扰，而现有技术中由于采用单独的压力测量装置和温度测量装置进行测量，使用的探针数量过多，会对被测流场造成较大的干扰，最终使得测量误差增大。

因此，现有测量装置及其测量方法已无法满足压气机温升效率准确测量的需求，急需一种用于精确测量压气机级温升效率的装置实现对压气机温升效率准确测量。

技术实现要素：

本发明的一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，其测量装置不同于以往的单独的压力测量装置和温度测量装置，本发明装置为压力温度组合测量装置，即能通过单个装置实现气流总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、俯仰角、速度、密度的全参数测量。本发明的装置摒弃了传统的总温测量装置的设计思路，而是基于申请人多年的研究，创造性的提出了将温度感受器放置在探针头部背风面的布局和结构设计，有效减小了气流对温度传感器的冲刷及气流中夹杂的油滴、灰尘等对温度传感器的影响，延长了温度传感器的使用寿命；有效减小了测量装置头部尺寸，提高了测量装置空间分辨率；加强了气流与温度传感器的对流换热，在较大的偏转角范围内温度恢复系数高且稳定。

本发明的一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，其测量方法不同于现有的测量方法。现有方法中使用单独的温度测量装置和压力测量装置分别测量压气机进出口的总温、总压，而本发明中的装置测量方法则是利用本发明中的测量装置进行多参数同步测量，这就减少了测量装置使用的数量，同时简化的试验过程。现有方法中在获得测试点的总温、总压参数后，通过算数平均或面积平均的方法求得测量截面的总温、总压，而本发明创造性的提出使用质量加权的方式求得测量截面的总温、总压，极大减小了系统误差，提高了温升效率测试精度。对于多级压气机来说，现有测量方法只能测得其整体温升效率，而本发明中的装置测量方法可以通过新的测量截面和测点布局实现对多级压气机的一级温升效率的测量。

本发明提供了一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，要解决的技术问题是：第一，现有的测量装置无法同时测量流场总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、俯仰角、速度、密度等全参数的问题；第二，现有的温度测量装置总温恢复系数低、不敏感角小，温度传感器易损坏、寿命短的问题；第三，现有测量方法无法实现多参数同时同点测量，使用测量装置过多的问题；第四，现有测量方法求得的测量截面总温、总压结果不准确的问题；第五，现有测量方法无法实现多级压气机中间级温升效率测量的问题。

本发明解决的技术方案是：

一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，由装置头部(1)、装置支杆(2)、温度传感器(3)、绝热绝缘固定件(4)、温度传感器线缆引出通道(5)、测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)、引压管通道(11)、温度传感器线缆(12)、引压管(13)、前侧面(14)、后侧面(15)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)组成，其特征在于：装置头部(1)为圆柱，迎风面为前侧面(14)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)，背风面为后侧面(15)，测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)分别开在内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)上，背对测压中孔(6)的装置头部(1)的后侧面(15)侧装有温度传感器(3)；

进一步，装置头部(1)圆柱直径为2～8毫米，高度为5～30毫米，内部沿轴向开设有5个互不相通的圆形引压管通道(11)和一个圆形温度传感器线缆引出通道(5)，5个圆形引压管通道(11)分别与测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)连通，并分别与封装在装置头部(1)与装置支杆(2)连接处的五根引压管(13)连通，引压管(13)通过装置支杆(2)内的引压管通道(11)引出装置支杆(2)尾部；

进一步装置头部(1)前侧面(14)开有一内凹正四棱台，内凹正四棱台顶面(16)上边与装置头部(1)圆柱轴线垂直，长度为0.5～3毫米，内凹正四棱台顶面(16)距离装置头部(1)圆柱轴线0.5～2毫米，且不大于0.25倍装置头部(1)圆柱直径，内凹正四棱台底面装置头部(1)圆柱表面相切，内凹正四棱台底面与内凹正四棱台左侧面(17)夹角为30～60度；内凹正四棱台上侧面(19)与装置头部(1)圆柱的相贯线最高点距离装置头部(1)顶0.5～2毫米；测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)轴线分别与内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)垂直且分别经过内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)的中点；测压中孔(6)为圆形，直径为0.1～1毫米，测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)均为圆形，直径为0.05～0.8毫米，且小于测压中孔(6)的直径；

进一步，后侧面(15)正对内凹正四棱台顶面(16)开有一边长为0.5～3毫米的正方形浅凹槽，深度为0.3～1毫米，在凹槽内开有一边长为0.3～2毫米且小于浅凹槽的正方形深凹槽，与浅凹槽共心且深度相同；绝热绝缘固定件(4)尺寸与浅凹槽相同并装入浅凹槽内；温度传感器(3)为薄膜热电阻或薄膜热电偶，尺寸与绝热绝缘固定件(4)相同并粘接在绝热绝缘固定件(4)表面，温度传感器线缆(12)通过装置内的温度传感器线缆引出通道(5)引出装置支杆(2)尾部；

进一步，装置支杆(2)为圆柱形，直径为3～10毫米，装置支杆(2)轴线与装置头部(1)圆柱轴线重合；

进一步，对一种用于精确测量压气机级温升效率的装置进行标定，在已知来流马赫数和速度的标准风洞中，使来流流过测量装置；记录测量装置迎风面表面5个测压孔的压力，记录测量装置背风面温度传感器温度；根据校准获得的数据通过数据处理确定不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数和总温恢复系数的标定曲线。所述偏转角系数、俯仰角系数、总压系数、静压系数和温度恢复系数定义如下：

其中，cpy为偏转角系数，cpp为俯仰角系数，cpt为总压系数，cps为静压系数，ct为温度恢复系数，校准风洞中的来流总压、静压、总温和静温分别为pt、ps、tt和ts，五孔压力探针中孔、左孔、右孔、上孔和下孔测得的压力值分别为p1、p2、p3、p4和p5，温度传感器测得的温度值为tp，由此可以得到本发明装置在不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数、俯仰角系数和总温恢复系数的校准曲线；

本发明的测量装置测量时包含两种测点位置布置方案，第一种被测压气机级进、出口测点布置方案：

对于进口，选择被测压气机级进口前距离转子叶片前缘0.05～1.5倍叶片弦长的截面为进口测试截面，根据压气机级单个转子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；在进口测试截面上，选择7～11个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置5～7个测量位置，不同周向测量位置集中在一个转子叶栅栅距的扇形测量区内，在靠近叶片处密集，保证测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏；

对于出口，选择被测压气机级出口后距离静子叶片尾缘0.05～1倍叶片弦长的截面为出口测试截面，根据压气机级单个静子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；在出口测试截面上，选择9～15个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置7～13个测量位置，不同周向测量位置集中在一个静子叶栅栅距的扇形测量区内，在靠近叶片处密集，保证测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏；

第二种被测压气机级进、出口测点布置方案：

对于进口，选择被测压气机级进口前距离转子叶片前缘0.05至1.5倍叶片弦长的截面为进口测试截面，根据压气机级单个转子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；选择7～11个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置5～7个测量位置，同时使用多个测量装置，它们各自分布在若干个转子叶栅栅距的扇形测量区，使每个测量扇形测量区内至多存在一个周向测量位置，并且当把这些不同扇形测量区内的周向测量位置以压气机轴线为旋转中心旋转整数倍单个转子叶栅栅距对应的角度至同一个扇形测量区内后，仍能保证在靠近叶片处密集，使其能够测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏的原则；

对于出口，选择被测压气机级出口后距离静子叶片尾缘0.05至1倍叶片弦长的截面为出口测试截面，根据压气机级单个静子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；选择9～15个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置7～13个测量位置，同时使用多个测量装置，它们各自分布在若干个静子叶栅栅距的扇形测量区，使每个测量扇形测量区内至多存在一个周向测量位置，并且当把这些不同扇形测量区内的周向测量位置以压气机轴线为旋转中心旋转整数倍单个静子叶栅栅距对应的角度至同一个扇形测量区内后，仍能保证在靠近叶片处密集，使其能够测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏的原则；

进一步，进行试验测量，将装置于压气机级进、出口测量截面初始位置，调整叶轮机进入试验状态；测量5个测压孔的压力并记录，测量温度传感器的温度并记录；利用位移机构带动测量装置进入下一个径向位置并重复上述过程，直至走遍所有测点位置；

进一步，依据5个测压孔的数据和温度传感器的数据，求出偏转角系数和俯仰角系数，再结合已经标定出的系数曲线，插值求出各个测点偏转角、俯仰角、总压、静压以及马赫数。并利用如下公式求得来流速度：

c²＝γrts

ps＝ρrts

其中，γ是流场的绝热指数，ma是流场马赫数，v是流场速度，c是流场当地声速，r是气体常数，ρ是密度；

进一步，利用质量加权的方法，求得压气机级进口总温进口总压出口总温出口总压参数，公式如下：

其中，是测量截面参数的质量加权平均值，vi是i测点的速度值，ai是i测点对应的面积值，αi是i测点的偏转角，βi是i测点的俯仰角，xi是i测点的参数值，i是测点数，j是测点总数；

进一步，利用如下公式计算被测压气机级温升效率：

本发明的一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，测量装置通过校准风洞标定后，可获得校准曲线；实际测量中，基于五个测压孔和温度传感器测得的数据，再根据校准风洞标定获得的校准系数曲线及公式，通过数据处理，可以同时得到被测三维稳态流场的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、俯仰角、速度、密度参数，增加了温度传感器寿命和气流不敏感角范围，提高了测量空间分辨率和测量精度；其测量方法通过优化测点布局和质量加权求平均值的方法，能够准确测量多级压气机单级的温升效率。

本发明的有益效果是：

有益效果一：

本发明的一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，使用单个装置即可实现压气机级间流场总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、俯仰角、速度、密度测量，结构紧凑，尺寸小，有效减少了对被测流场的干扰，提高了试验测试精度；同时简化了试验操作，降低了试验测试成本。

有益效果二：

本发明的一种用于精确测量压气机级温升效率的装置温度传感器背对主流，位于装置头部背风面的低速分离区，首先减小了气流对温度传感器的冲刷，同时减少了气流中夹杂的油滴、灰尘等对温度传感器的影响，有效提高了温度传感器的使用寿命；第二，对温度传感器的强度要求较低，温度传感器的尺寸可以较小，因此有效减小了装置头部尺寸，提高了空间分辨率；第三，分离低速区的范围较大，分离区内的对涡有效加强了气流与温度传感器的换热，因此测量时在较大的偏转角范围内温度恢复系数高且稳定；

有益效果三：

本发明的一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，其测量方法通过质量加权的方法，消除了以往方法中算数平均和面积平均带来的系统误差，提高了压气机级进、出口总温、总压的测量精度，进而能够准确的测得压气机级的温升效率。

有益效果四：

本发明的一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，其测量方法通过新的测点分布方式，打破了以往方法只能进行多级压气机整体效率测量的限制，实现了多级压气机单级温升效率的测量。

附图说明

图1是本发明实施例一的装置结构示意图。

图2是图1的后视图。

图3是图1的左视图。

图4是图3的局部剖视图。

图5是图1的a向视图。

图6是图2的b向视图。

图7是图1的局部视图。

其中：1-装置头部，2-装置支杆，3-温度传感器，4-绝热绝缘固定件，5-温度传感器线缆引出通道，6-测压中孔，7-测压左孔，8-测压右孔，9-测压上孔，10-测压下孔，11-引压管通道，12-温度传感器线缆，13-引压管，14-前侧面，15-后侧面，16-内凹正四棱台顶面，17-内凹正四棱台左侧面，18-内凹正四棱台右侧面，19-内凹正四棱台上侧面，20-内凹正四棱台下侧面。

图8是本发明实施例一的安装示意图。

其中：1-轮毂，2-机匣，3-压气机静子，4-用于级进口参数测量的本发明测量装置，5-被测压气机级转子，6-被测压气机级静子，7-用于级出口参数测量的本发明测量装置。

图9是本发明实施例一压气机级进口测点布置示意图。

其中：1-机匣，2-径向测量位置，3-周向测量位置，4-轮毂。

图10是本发明实施例一压气机级出口测点布置示意图。

其中：1-机匣，2-径向测量位置，3-周向测量位置，4-轮毂。

图11是本发明实施例二的装置结构示意图。

图12是图11的后视图。

图13是图11的左视图。

图14是图13的局部剖视图。

图15是图11的a向视图。

图16是图12的b向视图。

图17是图11的局部视图。

其中：1-装置头部，2-装置支杆，3-温度传感器，4-绝热绝缘固定件，5-温度传感器线缆引出通道，6-测压中孔，7-测压左孔，8-测压右孔，9-测压上孔，10-测压下孔，11-引压管通道，12-温度传感器线缆，13-引压管，14-前侧面，15-后侧面，16-内凹正四棱台顶面，17-内凹正四棱台左侧面，18-内凹正四棱台右侧面，19-内凹正四棱台上侧面，20-内凹正四棱台下侧面。

图18是本发明实施例二的安装示意图。

其中：1-轮毂，2-机匣，3-压气机静子，4-用于级进口参数测量的本发明测量装置，5-被测压气机级转子，6-被测压气机级静子，7-用于级出口参数测量的本发明测量装置，8-压气机转子。

图19是本发明实施例二压气机级进口测点布置示意图。

其中：1-机匣，2-径向测量位置，3-周向测量位置，4-轮毂。

图20是本发明实施例二压气机级出口测点布置示意图。

其中：1-机匣，2-径向测量位置，3-周向测量位置，4-轮毂。

图21是本发明实施例三的装置结构示意图。

图22是图21的后视图。

图23是图21的左视图。

图24是图23的局部剖视图。

图25是图21的a向视图。

图26是图22的b向视图。

图27是图21的局部视图。

其中：1-装置头部，2-装置支杆，3-温度传感器，4-绝热绝缘固定件，5-温度传感器线缆引出通道，6-测压中孔，7-测压左孔，8-测压右孔，9-测压上孔，10-测压下孔，11-引压管通道，12-温度传感器线缆，13-引压管，14-前侧面，15-后侧面，16-内凹正四棱台顶面，17-内凹正四棱台左侧面，18-内凹正四棱台右侧面，19-内凹正四棱台上侧面，20-内凹正四棱台下侧面。

图28是本发明实施例三的安装示意图。

其中：1-轮毂，2-机匣，3-压气机静子，4-用于级进口参数测量的本发明测量装置，5-被测压气机级转子，6-被测压气机级静子，7-用于级出口参数测量的本发明测量装置，8-压气机转子。

图29是本发明实施例三压气机级进口测点布置示意图。

其中：1-压气机级转子叶片，2-机匣，3-机匣，4-测点实际周向位置，5-测点旋转到一个扇形测量区域后的周向位置，6-测点径向位置。

图30是本发明实施例三压气机级出口测点布置示意图。

其中：1-压气机级静子叶片，2-机匣，3-机匣，4-测点实际周向位置，5-测点旋转到一个扇形测量区域后的周向位置，6-测点径向位置。

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。

实施例一：

对于航空发动机低压压气机，尺寸相对较大，而且来流速度快，且可能含有尘土、水滴等杂质。装置头部和装置支杆应选择较大尺寸以保证强度和刚度，测压孔选择较大孔径来避免杂质堵塞，选择较多的测量位置来提高测试的整体精度，因此可采用下述实施案例(附图1-10为实施例一示意图)：

一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，由装置头部(1)、装置支杆(2)、温度传感器(3)、绝热绝缘固定件(4)、温度传感器线缆引出通道(5)、测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)、引压管通道(11)、温度传感器线缆(12)、引压管(13)、前侧面(14)、后侧面(15)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)组成，其特征在于：装置头部(1)为圆柱，迎风面为前侧面(14)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)，背风面为后侧面(15)，测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)分别开在内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)上，背对测压中孔(6)的装置头部背风面侧装有温度传感器(3)；

进一步，装置头部(1)圆柱直径为5毫米，高度为20毫米，内部沿轴向开设有5个互不相通的圆形引压管通道(11)和一个圆形温度传感器线缆引出通道(5)，5个圆形引压管通道(11)分别与测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)连通，并分别与封装在装置头部(1)与装置支杆(2)连接处的五根引压管(13)连通，引压管(13)通过装置支杆(2)内的引压管通道(11)引出装置支杆(2)尾部；

进一步装置头部(1)前侧面(14)开有一内凹正四棱台，内凹正四棱台顶面(16)上边与装置头部(1)圆柱轴线垂直，长度为2毫米，内凹正四棱台顶面(16)距离装置头部(1)圆柱轴线1毫米，内凹正四棱台底面装置头部(1)圆柱表面相切，内凹正四棱台底面与内凹正四棱台左侧面(17)夹角为60度；内凹正四棱台上侧面(19)与装置头部(1)圆柱的相贯线最高点距离装置头部(1)顶1毫米；测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)轴线分别与内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)垂直且分别经过内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)的中点；测压中孔(6)为圆形，直径为0.8毫米，测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)均为圆形，直径为0.4毫米；

进一步，后侧面(15)正对内凹正四棱台顶面(16)开有一边长为2毫米的正方形浅凹槽，深度为1毫米，在凹槽内开有一边长为1毫米的正方形深凹槽，与浅凹槽共心且深度相同；绝热绝缘固定件(4)尺寸与浅凹槽相同并装入浅凹槽内；温度传感器(3)为薄膜热电阻，尺寸与绝热绝缘固定件(4)相同并粘接在绝热绝缘固定件(4)表面，温度传感器线缆(12)通过装置内的温度传感器线缆引出通道(5)引出装置支杆(2)尾部；

进一步，装置支杆(2)为圆柱形，直径为6毫米，装置支杆(2)轴线与装置头部(1)圆柱轴线重合；

进一步，对一种用于精确测量压气机级温升效率的装置进行标定，在已知来流马赫数和速度的标准风洞中，使来流流过测量装置；记录测量装置迎风面表面5个测压孔的压力，记录测量装置背风面温度传感器温度；根据校准获得的数据通过数据处理确定不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数和总温恢复系数的标定曲线。所述偏转角系数、俯仰角系数、总压系数、静压系数和温度恢复系数定义如下：

其中，cpy为偏转角系数，cpp为俯仰角系数，cpt为总压系数，cps为静压系数，ct为温度恢复系数，校准风洞中的来流总压、静压、总温和静温分别为pt、ps、tt和ts，五孔压力探针中孔、左孔、右孔、上孔和下孔测得的压力值分别为p1、p2、p3、p4和p5，温度传感器测得的温度值为tp，由此可以得到本发明装置在不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数、俯仰角系数和总温恢复系数的校准曲线；

被测压气机级进、出口测点布置方案：

对于进口，选择被测压气机级进口前距离转子叶片前缘0.1倍叶片弦长的截面为进口测试截面，根据压气机级单个转子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；在进口测试截面上，选择9个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置7个测量位置，不同周向测量位置集中在一个转子叶栅栅距的扇形测量区内，在靠近叶片处密集，保证测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏；

对于出口，选择被测压气机级出口后距离静子叶片尾缘0.1倍叶片弦长的截面为出口测试截面，根据压气机级单个静子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；在出口测试截面上，选择13个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置9个测量位置，不同周向测量位置集中在一个静子叶栅栅距的扇形测量区内，在靠近叶片处密集，保证测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏；

进一步，进行试验测量，将装置于压气机级进、出口测量截面初始位置，调整航空发动机进入试验状态；测量5个测压孔的压力并记录，测量温度传感器的温度并记录；利用位移机构带动测量装置进入下一个径向位置并重复上述过程，直至走遍所有测点位置；

进一步，依据5个测压孔的数据和温度传感器的数据，求出偏转角系数和俯仰角系数，再结合已经标定出的系数曲线，插值求出各个测点偏转角、俯仰角、总压、静压以及马赫数。并利用如下公式求得来流速度：

c²＝γrts

ps＝ρrts

其中，γ是流场的绝热指数，ma是流场马赫数，v是流场速度，c是流场当地声速，r是气体常数，ρ是密度；

进一步，利用质量加权的方法，求得压气机级进口总温进口总压出口总温出口总压参数，公式如下：

其中，是测量截面参数的质量加权平均值，vi是i测点的速度值，ai是i测点对应的面积值，αi是i测点的偏转角，βi是i测点的俯仰角，xi是i测点的参数值，i是测点数，j是测点总数；

进一步，利用如下公式计算被测压气机级温升效率：

实施例二：

对于航空发动机高压压气机，来流速度相对较小，但轴向和径向尺寸小，流动复杂。装置头部和装置支杆应选择较小尺寸以尽可能减小堵塞，测压孔选择较小孔径来提高空间分辨率，受空间限制选择较少的测点位置，因此可采用下述实施案例(附图11-20为实施例二的示意图)：

一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，由装置头部(1)、装置支杆(2)、温度传感器(3)、绝热绝缘固定件(4)、温度传感器线缆引出通道(5)、测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)、引压管通道(11)、温度传感器线缆(12)、引压管(13)、前侧面(14)、后侧面(15)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)组成，其特征在于：装置头部(1)为圆柱，迎风面为前侧面(14)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)，背风面为后侧面(15)，测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)分别开在内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)上，背对测压中孔(6)的装置头部背风面侧装有温度传感器(3)；

进一步，装置头部(1)圆柱直径为2毫米，高度为5毫米，内部沿轴向开设有5个互不相通的圆形引压管通道(11)和一个圆形温度传感器线缆引出通道(5)，5个圆形引压管通道(11)分别与测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)连通，并分别与封装在装置头部(1)与装置支杆(2)连接处的五根引压管(13)连通，引压管(13)通过装置支杆(2)内的引压管通道(11)引出装置支杆(2)尾部；

进一步装置头部(1)前侧面(14)开有一内凹正四棱台，内凹正四棱台顶面(16)上边与装置头部(1)圆柱轴线垂直，长度为0.6毫米，内凹正四棱台顶面(16)距离装置头部(1)圆柱轴线0.5毫米，且不大于0.25倍装置头部(1)圆柱直径，内凹正四棱台底面装置头部(1)圆柱表面相切，内凹正四棱台底面与内凹正四棱台左侧面(17)夹角为60度；内凹正四棱台上侧面(19)与装置头部(1)圆柱的相贯线最高点距离装置头部(1)顶0.5毫米；测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)轴线分别与内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)垂直且分别经过内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)的中点；测压中孔(6)为圆形，直径为0.3毫米，测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)均为圆形，直径为0.2毫米；

进一步，后侧面(15)正对内凹正四棱台顶面(16)开有一边长为0.5毫米的正方形浅凹槽，深度为0.3毫米，在凹槽内开有一边长为0.3毫米的正方形深凹槽，与浅凹槽共心且深度相同；绝热绝缘固定件(4)尺寸与浅凹槽相同并装入浅凹槽内；温度传感器(3)为薄膜热电阻，尺寸与绝热绝缘固定件(4)相同并粘接在绝热绝缘固定件(4)表面，温度传感器线缆(12)通过装置内的温度传感器线缆引出通道(5)引出装置支杆(2)尾部；

进一步，装置支杆(2)为圆柱形，直径为3毫米，装置支杆(2)轴线与装置头部(1)圆柱轴线重合；

进一步，对一种用于精确测量压气机级温升效率的装置进行标定，在已知来流马赫数和速度的标准风洞中，使来流流过测量装置；记录测量装置迎风面表面5个测压孔的压力，记录测量装置背风面温度传感器温度；根据校准获得的数据通过数据处理确定不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数和总温恢复系数的标定曲线。所述偏转角系数、俯仰角系数、总压系数、静压系数和温度恢复系数定义如下：

其中，cpy为偏转角系数，cpp为俯仰角系数，cpt为总压系数，cps为静压系数，ct为温度恢复系数，校准风洞中的来流总压、静压、总温和静温分别为pt、ps、tt和ts，五孔压力探针中孔、左孔、右孔、上孔和下孔测得的压力值分别为p1、p2、p3、p4和p5，温度传感器测得的温度值为tp，由此可以得到本发明装置在不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数、俯仰角系数和总温恢复系数的校准曲线；

被测压气机级进、出口测点布置方案：

对于进口，选择被测压气机级进口前距离转子叶片前缘0.08倍叶片弦长的截面为进口测试截面，根据压气机级单个转子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；在进口测试截面上，选择7个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置5个测量位置，不同周向测量位置集中在一个转子叶栅栅距的扇形测量区内，在靠近叶片处密集，保证测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏；

对于出口，选择被测压气机级出口后距离静子叶片尾缘0.08倍叶片弦长的截面为出口测试截面，根据压气机级单个静子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；在出口测试截面上，选择9个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置7个测量位置，不同周向测量位置集中在一个静子叶栅栅距的扇形测量区内，在靠近叶片处密集，保证测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏；

进一步，进行试验测量，将装置于压气机级进、出口测量截面初始位置，调整航空发动机进入试验状态；测量5个测压孔的压力并记录，测量温度传感器的温度并记录；利用位移机构带动测量装置进入下一个径向位置并重复上述过程，直至走遍所有测点位置；

进一步，依据5个测压孔的数据和温度传感器的数据，求出偏转角系数和俯仰角系数，再结合已经标定出的系数曲线，插值求出各个测点偏转角、俯仰角、总压、静压以及马赫数。并利用如下公式求得来流速度：

c²＝γrts

ps＝ρrts

其中，γ是流场的绝热指数，ma是流场马赫数，v是流场速度，c是流场当地声速，r是气体常数，ρ是密度；

进一步，利用质量加权的方法，求得压气机级进口总温进口总压出口总温出口总压参数，公式如下：

其中，是测量截面参数的质量加权平均值，vi是i测点的速度值，ai是i测点对应的面积值，αi是i测点的偏转角，βi是i测点的俯仰角，xi是i测点的参数值，i是测点数，j是测点总数；

进一步，利用如下公式计算被测压气机级温升效率：

实施例三：

对于实施例二中的航空发动机高压压气机，其测量空间狭小，还可以使用第二种测点布置方案来进行测量(附图21-30为实施例二的示意图)：

一种用于精确测量压气机级温升效率的装置，由装置头部(1)、装置支杆(2)、温度传感器(3)、绝热绝缘固定件(4)、温度传感器线缆引出通道(5)、测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)、引压管通道(11)、温度传感器线缆(12)、引压管(13)、前侧面(14)、后侧面(15)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)组成，其特征在于：装置头部(1)为圆柱，迎风面为前侧面(14)、内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)，背风面为后侧面(15)，测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)分别开在内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)上，背对测压中孔(6)的装置头部背风面侧装有温度传感器(3)；

进一步，装置头部(1)圆柱直径为2毫米，高度为5毫米，内部沿轴向开设有5个互不相通的圆形引压管通道(11)和一个圆形温度传感器线缆引出通道(5)，5个圆形引压管通道(11)分别与测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)连通，并分别与封装在装置头部(1)与装置支杆(2)连接处的五根引压管(13)连通，引压管(13)通过装置支杆(2)内的引压管通道(11)引出装置支杆(2)尾部；

进一步装置头部(1)前侧面(14)开有一内凹正四棱台，内凹正四棱台顶面(16)上边与装置头部(1)圆柱轴线垂直，长度为0.6毫米，内凹正四棱台顶面(16)距离装置头部(1)圆柱轴线0.5毫米，且不大于0.25倍装置头部(1)圆柱直径，内凹正四棱台底面装置头部(1)圆柱表面相切，内凹正四棱台底面与内凹正四棱台左侧面(17)夹角为60度；内凹正四棱台上侧面(19)与装置头部(1)圆柱的相贯线最高点距离装置头部(1)顶0.5毫米；测压中孔(6)、测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)轴线分别与内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)垂直且分别经过内凹正四棱台顶面(16)、内凹正四棱台左侧面(17)、内凹正四棱台右侧面(18)、内凹正四棱台上侧面(19)、内凹正四棱台下侧面(20)的中点；测压中孔(6)为圆形，直径为0.3毫米，测压左孔(7)、测压右孔(8)、测压上孔(9)、测压下孔(10)均为圆形，直径为0.2毫米；

进一步，后侧面(15)正对内凹正四棱台顶面(16)开有一边长为0.5毫米的正方形浅凹槽，深度为0.3毫米，在凹槽内开有一边长为0.3毫米的正方形深凹槽，与浅凹槽共心且深度相同；绝热绝缘固定件(4)尺寸与浅凹槽相同并装入浅凹槽内；温度传感器(3)为薄膜热电阻，尺寸与绝热绝缘固定件(4)相同并粘接在绝热绝缘固定件(4)表面，温度传感器线缆(12)通过装置内的温度传感器线缆引出通道(5)引出装置支杆(2)尾部；

进一步，装置支杆(2)为圆柱形，直径为3毫米，装置支杆(2)轴线与装置头部(1)圆柱轴线重合；

进一步，对一种用于精确测量压气机级温升效率的装置进行标定，在已知来流马赫数和速度的标准风洞中，使来流流过测量装置；记录测量装置迎风面表面5个测压孔的压力，记录测量装置背风面温度传感器温度；根据校准获得的数据通过数据处理确定不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数和总温恢复系数的标定曲线。所述偏转角系数、俯仰角系数、总压系数、静压系数和温度恢复系数定义如下：

其中，cpy为偏转角系数，cpp为俯仰角系数，cpt为总压系数，cps为静压系数，ct为温度恢复系数，校准风洞中的来流总压、静压、总温和静温分别为pt、ps、tt和ts，五孔压力探针中孔、左孔、右孔、上孔和下孔测得的压力值分别为p1、p2、p3、p4和p5，温度传感器测得的温度值为tp，由此可以得到本发明装置在不同马赫数下、不同偏转角和俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数、俯仰角系数和总温恢复系数的校准曲线；

被测压气机级进、出口测点布置方案：

对于进口，选择被测压气机级进口前距离转子叶片前缘0.08倍叶片弦长的截面为进口测试截面，根据压气机级单个转子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；选择7个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置6个测量位置，同时使用多个测量装置，它们各自分布在6个转子叶栅栅距的扇形测量区，并且当把这些不同扇形测量区内的周向测量位置以压气机轴线为旋转中心旋转整数倍单个转子叶栅栅距对应的角度至同一个扇形测量区内后，仍能保证在靠近叶片处密集，使其能够测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏的原则；

对于出口，选择被测压气机级出口后距离静子叶片尾缘0.05至1倍叶片弦长的截面为出口测试截面，根据压气机级单个静子叶栅栅距将测试截面划分为若干扇形测量区；选择11个径向位置作为径向测点，在靠近轮毂、机匣处密集，保证测得附面层内的参数；周向布置8个测量位置，同时使用多个测量装置，它们各自分布在8个静子叶栅栅距的扇形测量区，并且当把这些不同扇形测量区内的周向测量位置以压气机轴线为旋转中心旋转整数倍单个静子叶栅栅距对应的角度至同一个扇形测量区内后，仍能保证在靠近叶片处密集，使其能够测得尾迹内的参数，在通道中部稀疏的原则；

进一步，进行试验测量，将装置于压气机级进、出口测量截面初始位置，调整航空发动机进入试验状态；测量5个测压孔的压力并记录，测量温度传感器的温度并记录；利用位移机构带动测量装置进入下一个径向位置并重复上述过程，直至走遍所有测点位置；

进一步，依据5个测压孔的数据和温度传感器的数据，求出偏转角系数和俯仰角系数，再结合已经标定出的系数曲线，插值求出各个测点偏转角、俯仰角、总压、静压以及马赫数。并利用如下公式求得来流速度：

c²＝γrts

ps＝ρrts

其中，γ是流场的绝热指数，ma是流场马赫数，v是流场速度，c是流场当地声速，r是气体常数，ρ是密度；

进一步，利用质量加权的方法，求得压气机级进口总温进口总压出口总温出口总压参数，公式如下：

其中，是测量截面参数的质量加权平均值，vi是i测点的速度值，ai是i测点对应的面积值，αi是i测点的偏转角，βi是i测点的俯仰角，xi是i测点的参数值，i是测点数，j是测点总数；

进一步，利用如下公式计算被测压气机级温升效率：