[发明专利]一种副孔正交引压式超声速五孔探针

说明书

技术领域

本发明属于超声速流场测试领域，具体涉及一种用于超声速空间流场马赫数和方向角测量的五孔探针。

背景技术

在空气动力流场的测量中，既要测量流速的大小，又要确定流速的方向，如自由射流试验、风洞流场品质校测、航空发动机高空模拟试验、燃气轮机涡轮叶片尾缘和机翼型附近的复杂流场等。

风速管只能测量马赫数，不具有流场方向测量的特点。鉴于对流场方向角测量的需求，出现了三孔探针和五孔探针。三孔探针主要进行稳态测量，测量流动角范围一般在士18°左右，并且在三维流场测量过程中经常会出现不稳定现象。

目前国内常用的五孔探针形式有束状和球状，采用的是埋管式加工方法，其特点如下：

1)球状五孔探针由于头部为球形，在超声速气流中会产生脱体激波，故只适用于亚声速流场的测量；

2)普通束状五孔探针的最大可测量流动角小于40度，当涉及大迎角或者近端壁测量时，气流角度的大范围变化不可避免，这种情况下通过普通的五孔探针测量己经不能正确反应实际流动。

发明内容

本发明的技术目的是：设计结构简单可靠的副孔正交引压式超声速五孔探针，提高超声速五孔探针的最大可测量方向角范围和精度。 用于复杂的超声速三维流场中的马赫数、总压和方向角的测量，主要包括风洞试验、航空发动机试验以及其他用于超声速流场测试的场合。

本发明的技术方案是：一种副孔正交引压式超声速五孔探针，采用锥形的可换压力测压头+后端压力测取设备及支撑件的方式。该可换压力测压头与支撑杆及测压管之间采用钎焊进行连接，保证五孔探针的结构强度和气密性。

(1)原理描述

对于五孔探针，在小流动角时，中心孔压力P5最大，但随流动角大，最大压力孔将由中心逐渐移到正对横向气流的压力孔。为此根据五孔的压力高低，将流动空间划分为五个区。以压力最高的孔编号为名第五孔所对的流动空间称为内区，其它四个区称为外区，每个区各占1/4的扇形空间，如图1所示。

采用如图2所示的坐标系，采用迎角α和侧滑角β来确定气流方向，迎着气流看，右侧滑为正。

定义

Cα=P3-P1P5-P1-4‾Cβ=P4-P1P5-P1-4‾---(1)]]>

式中分子为方位角相差180度的一对孔口压差，根据此压差可确定速度向量在这对孔中心平面内投影的方向；分母为表现动压(P5-P1-4)，其中P1-4为1-4孔的压力平均值，近似为局部静压，P5近似为局部总压。

内区的总压系数为：