[发明专利]用于热流传感器的热流敏感元件及具有其的热流传感器

说明书

本发明提供了一种用于热流传感器的热流敏感元件及具有其的热流传感器，该热流敏感元件包括：圆形导热基体；热电堆，热电堆包括多个热电偶丝对，多个热电偶丝对依次相连接且沿圆形导热基体的周缘设置在圆形导热基体的热流敏感侧表面，各个热电偶丝对的热端均靠近圆形导热基体的中心设置，各个热电偶丝对的冷端均靠近圆形导热基体的边缘设置，多个热电偶丝对的热端围成圆形结构，多个热电偶丝对的冷端围成圆形结构；其中，热流敏感元件根据热电堆的热端与冷端的温度差值来获取热流敏感元件吸收的热流密度。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中常规热流测试方法无法满足高速飞行器燃烧室壁面热流参数的测量的技术问题。

技术领域

本发明涉及高温热流测试技术领域，尤其涉及一种用于热流传感器的热流敏感元件及具有其的热流传感器。

背景技术

高速飞行器发动机在高速燃烧过程中，其燃烧室等关键部位工作温度极高，发动机热防护是保证其稳定正常工作的关键，热流密度是发动机热防护设计的关键参数之一。其发动机燃烧室内部的高温燃气中含有氧、碳、氢等成分，在高温下强冲刷环境下，极易破环热流传感器结构，常规热流测试方法无法满足高速飞行器燃烧室壁面热流参数的测量。

发明内容

本发明提供了一种用于热流传感器的热流敏感元件及具有其的热流传感器，能够解决现有技术中常规热流测试方法无法满足高速飞行器燃烧室壁面热流参数的测量的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种用于热流传感器的热流敏感元件，热流敏感元件包括：圆形导热基体；热电堆，热电堆包括多个热电偶丝对，多个热电偶丝对依次相连接且沿圆形导热基体的周缘设置在圆形导热基体的热流敏感侧表面，各个热电偶丝对的热端均靠近圆形导热基体的中心设置，各个热电偶丝对的冷端均靠近圆形导热基体的边缘设置，多个热电偶丝对的热端围成圆形结构，多个热电偶丝对的冷端围成圆形结构；其中，热流敏感元件根据热电堆的热端与冷端的温度差值来获取热流敏感元件吸收的热流密度。

进一步地，圆形导热基体的材质为耐高温陶瓷材料。

进一步地，热流敏感元件还包括陶瓷材料涂层，陶瓷材料涂层涂覆在圆形导热基体的热电堆所在的端面，陶瓷材料涂层用于将热电堆与外界隔离。

进一步地，热流敏感元件还包括高发射率涂层，高发射率涂层涂覆在陶瓷材料涂层上。

进一步地，热流敏感元件根据来获取热流敏感元件吸收的热流密度，其中，ΔT为所述热流敏感元件的中心与边缘的温度差，k与所述圆形导热基体(10)的厚度、直径以及导热系数相关，λ为所述圆形导热基体(10)的导热系数，R为所述圆形导热基体(10)的基体半径，S为所述圆形导热基体(10)的基体厚度。

根据本发明的另一方面，提供了一种热流传感器，热流传感器包括如上所述的热流敏感元件。

进一步地，热流传感器还包括热沉体，热流敏感元件采用金属熔焊法与热沉体连接。

进一步地，热流传感器还包括数据采集处理单元，数据采集处理单元与热流敏感元件连接，数据采集处理单元用于采集热流敏感元件的热电堆的热端与冷端的温度差值以计算获取热流敏感元件吸收的热流密度。

进一步地，热流传感器还包括耐高温壳体和气凝胶，热沉体设置在耐高温壳体内，气凝胶设置在热沉体与热流敏感元件之间。

进一步地，热沉体具有水冷通道，水冷通道用于保证热沉体的温场均匀。