[发明专利]一种高温超声速流场环境下马赫数测量装置

说明书

本发明提供一种高温超声速流场环境下马赫数测量装置，解决现有马赫数测量装置难以实现小型化以及测量准确度较低的难题。该装置包括测量耙体、进水管、出水管、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器和探针组件，每个探针组件包括总压探针、静压探针和总温探针；测量耙体的迎风面设置为楔形结构；测量耙体内部设置有多条冷却槽道；进水管和出水管设置在测量耙体内；测量耙体的迎风面上设置有多个马赫数测点，每个马赫数测点包括两个贯穿楔形结构的第一风孔和第二风孔；总温探针设置在第一风孔内，其内部设置有温度传感器；总压探针设置在第二风孔内且与第一压力传感器连接；静压探针设置在总压探针内，且与第二压力传感器连接。

技术领域

本发明属于超声速、高超声速液体动力系统地面试验领域，主要涉及超声速、高超声速液体动力系统地面试验系统模拟来流马赫数测量，具体涉及一种高温超声速流场环境下马赫数测量装置，可应用于超声速、高超声速动力系统的地面试验系统。

背景技术

超声速、高超声速液体动力系统研制过程中，需要开展大量地面模拟试验，模拟试验有效性的前提是动力系统的入口来流与真实飞行来流一致。(高)超声速动力地面模拟试验系统或风洞的模拟来流具有高温、高压、超声速和富氧的特点，模拟来流最重要的参数是马赫数。由于模拟来流具有高温、高压、超声速的特点，且马赫数需要同时测量总温、总压和静压三个参数，因此接触式马赫数测量装置依然是评定来流的最主要和最常用方式。但马赫数测量装置置于超声速流场中会产生激波，激波前和激波后的总温、总压参数不一致，实际测量到的是激波后的参数，而不恰当的探头结构将引起紊乱的激波系，无法真实反映当地点的总温、总压等参数，导致马赫数测量结果偏离实际流场参数。

因此，目前高温、超声速流场环境下马赫数测量装置面临的关键技术和瓶颈难点在于：难以在高温、高压、高富氧工作环境下长时间工作且难以实现小型化，同时难以减弱超声速流场的激波强度，使得马赫数测量装置的测量准确度较低。

发明内容

本发明的目的是解决现有高温超声速流场环境下马赫数测量装置难以实现小型化以及测量准确度较低的难题，提供一种高温超声速流场环境下马赫数测量装置。该装置通过冷却槽道水冷结构和高温耐氧化合金材料相组合的热防护技术实现整体结构小型化；采用符合超声速流线的楔形迎风面，同时设计不同探针之间的合理间距，从而减弱超声速流场的激波系和相邻探针之间的相互干扰，进而提高了马赫数测量装置的准确度。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案为：

一种高温超声速流场环境下马赫数测量装置，包括测量耙体、进水管、出水管、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器和多个探针组件，每个探针组件包括均为管状结构的总压探针、静压探针和总温探针；所述测量耙体采用耐氧化性、高温力学性能高的高温合金制作，其迎风面设置为楔形结构，且楔形结构的倾角为11°-25°；所述测量耙体内部设置有多条冷却槽道，所述冷却槽道的一端与设置在测量耙体底端的分流环槽连通，另一端与设置在测量耙体中部的回流环槽连通；所述进水管设置在测量耙体内，其进口与外部冷却水连通，出口与设置在测量耙体底端的分流环槽连通；所述出水管设置在测量耙体内，其进口与设置在测量耙体中部的回流环槽连通，出口位于测量耙体外；所述测量耙体的迎风面上设置有按等面积排布的多个马赫数测点，且相邻两个马赫数测点的间距大于等于4倍总压探针的直径，每个马赫数测点包括两个贯穿楔形结构的第一风孔和第二风孔；所述总温探针设置在第二风孔内，其内部设置有温度传感器；所述总压探针设置在第一风孔内，其一端伸出楔形结构，另一端与第一压力传感器连接，且其管壁上设置有静压孔；所述静压探针设置在总压探针内，其一端穿过静压孔，另一端与第二压力传感器连接。

进一步地，所述总压探针的入口为锥形喇叭口或半球形。

进一步地，所述总温探针的入口为锥形喇叭口，进口、出口的面积比为1.5～3。

进一步地，所述总压探针、静压探针和总温探针与测量耙体一体化设置。