[发明专利]一种用于超音速二维稳态流场的多点全参数长寿命测量装置

说明书

本发明属于流场测试技术领域，具体涉及一种用于超音速二维流场的多点全参数长寿命测量装置，由装置头部、装置支杆组成，装置头部包含七个测试单元，每个测试单元由温度传感器、绝热绝缘密封件、温度传感器线缆引出通道、测压中孔、测压左孔、测压右孔、引压管通道、温度传感器线缆和引压管组成。本发明装置通过校准风洞标定后，可获得装置校准曲线；实际测量中，基于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，可以同时得到被测二维稳态流场的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、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。

技术领域

本发明属于流场测试技术领域，具体涉及一种用于超音速二维稳态流场的多点全参数长寿命测量装置，适用于航空发动机进气道、压气机、涡轮等二维复杂流场的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度全参数多点测量。

背景技术

航空发动机是一种复杂的动力机械，现代航空发动机内部流场存在超音区，恶劣的工作条件对测试技术也提出了更高的要求。为了提高现代航空发动机的设计水平，加强对其内部流场的认识，需要实现对超音速流场进行总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度全参数多点测量。

现有测量装置大多针对亚音速流场，为适应亚音速流场的特性，其形状通常为圆柱形。但圆柱状的测量装置在超音速流场中会引起损失较大的脱体激波，不仅会对被测流场产生较大干扰，同时会影响测量装置的测量精度，因此不能满足超音速流场的测量要求。

现有的测量装置进行多参数测量时，通常使用温度测量装置和压力测量装置分别进行温度参数和压力参数的测量。也即分开使用单个装置测量单一参数，这样的测量方式一方面增加了测量装置的数量，进而增大了对被测流场的干扰，另一方面增加了测试的复杂程度及试验测试的成本，最重要的是不同测量装置测得的流动参数无法保证来自同一流线，大大降低了测量装置的空间分辨率，从而降低试验测试的精度。

现有的测量装置大多是单点测量，在测量多点参数时，需要同时使用多个测量装置或通过位移机构带动测量装置移动进行测量。同时使用多个测量装置不仅增加了试验测试的成本，还会堵塞流场，影响测量精度。通过位移机构带动测量装置会造成多点测量的结果间存在时间差，无法实现流场的同时多点测量。此外，对于超音速流场测量而言，测量装置会受到高速气流冲击易损坏，这就要求试验测试过程的时间尽可能短，因此进行多点参数同时测量对于超音速流场测试来说更加重要。

按照现有的总温测量装置设计理念，温度测量装置精确测量气流总温的关键在于是否能够使气流在测温点绝能滞止，因此，现有的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。

也有采用单个温度压力组合测量装置同时测量流场单点的温度和压力，现有的温度压力组合测量装置其温度传感器均正对主流，存在上述温度测量装置的缺点，而且测量结果不是单一流线的参数，难以满足超音流场的恶劣条件下的测量需求，因此，急需一种用于超音速二维稳态流场的多点全参数长寿命测量装置，用于航空发动机进气道、压气机、涡轮等二维复杂流场的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度的全参数多点同时测量。

发明内容