[发明专利]静压探针及高焓激波风洞静压测量方法

权利要求书

1.一种静压探针，其特征在于，包括：由多段加工、一体组装而成、前后依次连接的前缘段、圆柱段、尾段、固定段、过渡段、以及用于与排架连接的连接段，还包括通过固定段固定于圆柱段和尾段内部静压探针中心孔中的测压金属管，其中：

所述前缘段、所述圆柱段和所述尾段彼此之间通过螺纹和小台阶连接，在保证同轴度后进行抛光处理；

所述前缘段包括半径为R1的球头构型的前缘头部、前缘样条曲线和直径为D2的圆柱部分，其中，前缘样条曲线与前缘头部和前缘段的圆柱部分光滑过渡，在连接处，前缘样条曲线函数与前缘头部函数和圆柱部分函数一阶导数相同，二阶导数连续；所述前缘样条曲线函数为：如公式1所示的四次样条曲线函数，

其中，b为四次样条曲线的横坐标长度，x为横坐标，R₁为前缘头部的半径，R₂为圆柱部分的半径，R(x)为四次样条曲线的纵坐标参数，θ为前缘头部与四次样条曲线的连接点的切线角度，x₁为前缘头部与四次样条曲线的连接点的横坐标；

所述测压金属管的头部设置于圆柱段的测压孔处。

2.根据权利要求1所述的静压探针，其特征在于，前后依次连接的前缘段、圆柱段、尾段、过渡段、以及连接段的同轴度不大于0.01mm，外表面粗糙度Ra1.6。

3.根据权利要求1所述的静压探针，其特征在于，所述前缘头部的半径R₁0.5mm，圆柱部分的直径为D₂的范围为6mm～12mm。

4.根据权利要求1所述的静压探针，其特征在于，所述测压金属管与静压探针外表面光滑过渡，无气流台阶，所述测压孔处的位置距离前缘头部的距离L₁的范围为20×D₂～38×R₂，其中，R₂为圆柱部分的半径。

5.根据权利要求1所述的静压探针，其特征在于，所述静压探针的测压孔处的位置距离前缘头部的距离L₁通过调节前缘段的长度进行调节，所述静压探针中心孔的大小通过测压金属管的大小进行调节。

6.根据权利要求1所述的静压探针，其特征在于，所述测压金属管的内径为0.6～1.2mm，所述静压探针中心孔尺寸大于测压金属管的外径，并大于测压孔直径的数倍，静压探针的整体长度通过调节探针的前缘段的长度和圆柱段的长度进行调节。

7.一种高焓激波风洞静压测量方法，其特征在于，用于对权利要求1至6中任一项所述的静压探针进行检测，所述方法包括：

对静压探针的初始结构进行数值验证，如果数值结果不满足要求，则重新设计静压探针外形，如果满足要求，再加工静压探针；

在进行高焓激波风洞流场测量时，对放置在流场校对排架上的静压探针，利用光学设备对静压探针进行监控，如果静压探针在流场中振动，并且振动幅度大于流场测试需求，则重新设计静压探针外形；如果振动幅度满足激波风洞流场测量要求，则确定设计的静压探针满足要求，采用满足要求的静压探针进行高焓激波风洞静压测量，得到最终的测量结果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对静压探针的初始结构进行数值验证具体包括：

在高焓激波风洞的驻室温度大于2000K，且气体在驻室发生离解或电离时，采用多组分多温度模型，并考虑组分和热化学非平衡对模型表面压力的影响，进行数值验证。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，重新设计静压探针外形具体包括：

更改静压探针的前缘段的前缘头部尺寸、前缘样条曲线、以及测压孔处的位置距离前缘头部的距离L₁，直到满足设计需求。