一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置的制作方法

本发明涉及航天飞行器地面气动热试验，尤其是涉及一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置。

背景技术：

1、近年来，随着临近空间飞行器技术的迅猛发展，高超声速飞行器由于其突防能力强，作战范围广等特点已经成为了各军事大国竟相研究的新领域。在高超声速飞行器的飞行过程中，以气动-热-结构的多场耦合问题最为突出。

2、其中，为了解决飞行器仪器舱凸块的防热问题，需要对仪器舱凸块防热材料在飞行过程中的隔热性能和抗烧蚀冲刷性能进行考核,考核通常在地面热环境模拟设备即电弧风洞中进行。仪器舱凸块防热材料考核试验通常模拟的高温气流参数主要有表面冷壁热流密度、表面压力、恢复焓等，因此在状态调试中准确的测出仪器舱凸块表面冷壁热流密度和压力具有十分重要的意义。

3、现有的测量装置主要是针对平板模型和驻点模型，尚无专门针对仪器舱凸块外形的测量装置，因此，在平板模型和驻点模型测量装置的基础上设计一种新型的适用于仪器舱凸块外形的热流密度和压力测量装置，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，有效解决了飞行器仪器舱凸块表面冷壁热流密度和压力测量问题。

2、本发明提供一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，包括弧面凸起探头，所述弧面凸起探头表面的外形与飞行器仪器仓凸块表面的外形相适配，且所述弧面凸起探头上设置有多个热流传感器和多个压力传感器。

3、作为本技术方案优选地，还包括支架和底板，所述弧面凸起探头、所述支架和所述底板依次密封连接形成密封壳体，所述热流传感器和所述压力传感器均位于所述密封壳体内部；所述支架的一侧固定安装在飞行器的喷管上，且喷管的气流方向与所述弧形凸起探头的上表面相平行。

4、作为本技术方案优选地，所述弧面凸起探头的表面开设有多个连接孔，所述热流传感器和所述压力传感器通过所述连接孔固定安装在所述弧面凸起探头上。

5、作为本技术方案优选地，所述连接孔包括多个热流测量孔和多个压力测量孔，所述热流传感器通过所述热流测量孔固定安装在所述弧面凸起探头上，所述压力传感器通过所述压力测量孔固定安装在所述弧面凸起探头上。

6、作为本技术方案优选地，所述热流测量孔设置有8个，其中，两个所述热流测量孔均匀分布在所述弧面凸起探头凸块的顶面，三个所述热流测量孔均匀分布在所述弧面凸起探头凸块的斜坡上，三个所述热流测量孔均匀分布在所述弧面凸起探头凸块的圆弧板上。

7、作为本技术方案优选地，所述压力测量孔设置有3个，且所述压力测量孔均匀分布在所述弧面凸起探头凸块的斜坡上，所述压力测量孔与所述热流测量孔依次交错设置。

8、作为本技术方案优选地，还包括连接部，所述弧面凸起探头通过所述连接部与所述底板固定连接，所述支架远离所述弧面凸起探头的一侧与所述底板可拆卸连接。

9、作为本技术方案优选地，还包括安装部，所述支架通过所述安装部与所述喷管固定连接。

10、作为本技术方案优选地，所述支架和所述底板的轴心处对应开设有走线孔，所述热流传感器和所述压力传感器的尾线穿过所述走线孔与外部采集箱和测试电脑连接。

11、作为本技术方案优选地，所述热流传感器为塞式量热计。

12、本发明的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，至少具有以下技术效果：

13、1、在本发明的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置中，使用外形与飞行器仪器仓凸块表面的外形相适配的弧面凸起探头，并在弧面凸起探头上设置多个热流传感器和多个压力传感器，有效解决了飞行器仪器舱凸块表面冷壁热流密度和压力测量问题，为仪器舱凸块防热材料考核试验提供了物质基础；

14、2、本发明采用与飞行器仪器舱凸块防热结构件外形相同的探头设计，结合塞式量热计技术和动态测压技术，将热流密度参数和压力参数转化成电压信号传输给采集箱和测试电脑。测量前将装置固定在喷管出口前，然后开车至流场稳定后停车，测得的温度随时间的变化率即可直接换算出冷壁热流密度，表面压力通过压力传感器可直接测得。本装置结构合理，安装和拆卸简单，具有测量精度高，测量范围广，可重复使用等优点。

技术特征：

1.一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，包括弧面凸起探头(1)，所述弧面凸起探头(1)表面的外形与飞行器仪器仓凸块表面的外形相适配，且所述弧面凸起探头(1)上设置有多个热流传感器(2)和多个压力传感器(3)。

2.根据权利要求1所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，还包括支架(4)和底板(5)，

3.根据权利要求1所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述弧面凸起探头(1)的表面开设有多个连接孔，所述热流传感器(2)和所述压力传感器(3)通过所述连接孔固定安装在所述弧面凸起探头(1)上。

4.根据权利要求3所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述连接孔包括多个热流测量孔(6)和多个压力测量孔(7)，所述热流传感器(2)通过所述热流测量孔(6)固定安装在所述弧面凸起探头(1)上，所述压力传感器(3)通过所述压力测量孔(7)固定安装在所述弧面凸起探头(1)上。

5.根据权利要求4所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述热流测量孔(6)设置有8个，其中，两个所述热流测量孔(6)均匀分布在所述弧面凸起探头(1)凸块的顶面，三个所述热流测量孔(6)均匀分布在所述弧面凸起探头(1)凸块的斜坡上，三个所述热流测量孔(6)均匀分布在所述弧面凸起探头(1)凸块的圆弧板上。

6.根据权利要求4所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述压力测量孔(7)设置有3个，且所述压力测量孔(7)均匀分布在所述弧面凸起探头(1)凸块的斜坡上，所述压力测量孔(7)与所述热流测量孔(6)依次交错设置。

7.根据权利要求2所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，还包括连接部，所述弧面凸起探头(1)通过所述连接部与所述底板(5)固定连接，所述支架(4)远离所述弧面凸起探头(1)的一侧与所述底板(5)可拆卸连接。

8.根据权利要求2所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，还包括安装部，所述支架(4)通过所述安装部与所述喷管固定连接。

9.根据权利要求2所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述支架(4)和所述底板(5)的轴心处对应开设有走线孔(11)，所述热流传感器(2)和所述压力传感器(3)的尾线穿过所述走线孔(11)与外部采集箱和测试电脑连接。

10.根据权利要求1所述的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，其特征在于，所述热流传感器(2)为塞式量热计。

技术总结
本发明涉及航天飞行器地面气动热试验技术领域，尤其是涉及一种仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置，包括弧面凸起探头，所述弧面凸起探头表面的外形与飞行器仪器仓凸块表面的外形相适配，且所述弧面凸起探头上设置有多个热流传感器和多个压力传感器。在本发明的仪器舱凸块表面热流密度和压力测量装置中，使用外形与飞行器仪器仓凸块表面的外形相适配的弧面凸起探头，并在弧面凸起探头上设置多个热流传感器和多个压力传感器，有效解决了飞行器仪器舱凸块表面冷壁热流密度和压力测量问题，为仪器舱凸块防热材料考核试验提供了物质基础。本装置结构合理，安装和拆卸简单，具有测量精度高，测量范围广，可重复使用等优点。

技术研发人员：谢旭,朱晓军,吴照,李飞,刘祥
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11