[发明专利]静压探针及高焓激波风洞静压测量方法

说明书

本发明公开了一种静压探针及高焓激波风洞静压测量方法，该静压探针包括：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、和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，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；所述测压金属管的头部设置于圆柱段的测压孔处。

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，尤其是涉及一种静压探针及高焓激波风洞静压测量方法。

背景技术

高焓激波风洞是一种特殊的激波风洞，高焓激波风洞是通过入射激波和反射激波这两道激波的作用来提高风洞来流总温和总压，激波风洞结构较为简单，造价也较为低廉。随着现代测试技术的发展，不仅仅能够开展空气动力学的基础科研，还能够承担大量的飞行器的气动力/热、气动物理、气动光学、光电特性和电磁散射测量等试验。目前通过测量喷管出口自由来流的皮托压、驻点热流等参数诊断喷管出口参数。对于总温超过2500K的高焓激波风洞，需要利用氦气、氩气等稀有气体作为驱动气体，然而，氦气等稀有气体与试验气体混合后，对皮托压和驻点热流曲线影响很小，因此，通过试验段皮托压和驻点热流来判断有效试验时间不合适。大多数情况下，氦气等驱动气体与试验气体混合使得试验气体发生污染，皮托压无法有效对污染现象进行识别，喷管出口皮托压和驻点热流对驱动气体污染不敏感。对于高焓激波风洞气流，自由流静压是一个重要的参数，能够表征自由流中的热化学松弛效应，喷管出口静压能够有效判断污染发生的时间，进而判断有效试验时间。高焓激波风洞，利用激波对试验气体两次作用，使其温度和压力得到急剧升高，受到膜片破裂压力参数等不同的影响，每次试验总压、皮托压和驻点热流会有一定的偏差，如果利用平板进行测量静压，会有一定的偏差，利用静压探针测量静压，能够在测量总压、皮托压和驻点热流的条件下，同时进行有效测量。因此，目前亟须一种在减少成本的同时能够更加准确测量静压的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静压探针及高焓激波风洞静压测量方法，旨在解决现有技术中的上述问题。

本发明提供一种静压探针及高焓激波风洞静压测量方法，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；

所述测压金属管的头部设置于圆柱段的测压孔处。

本发明提供一种高焓激波风洞静压测量方法，用于上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，对放置静压在流场校对排架上的探针，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。