[发明专利]一种高超声速飞行试验高频脉动压力测试装置

说明书

本发明公开了一种高超声速飞行试验高频脉动压力测试装置，包括：飞行器，其上设置有飞行器防热层，飞行器防热层中开设有第一安装腔；温控热沉体，其前端固定设置在第一安装腔中，温控热沉体中开设有第二安装腔；压力传感器，其安装在温控热沉体的第二安装腔中；温控热沉体上固定设置有高导热率保护屏，高导热率保护屏与压力传感器的感应面之间预留有间隙；高导热率保护屏上开设有多个引压孔。本发明公开的高超声速飞行试验高频脉动压力测试装置通过设置与压力传感器感应面不接触的高导热率保护屏，并在高导热率保护屏上开设引压孔，高导热率保护屏连接有温控热沉体，提高了高导热率保护屏的散热能力和压力传感器的耐高温能力。

技术领域

本发明属于高超声速飞行测试技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高超声速飞行试验高频脉动压力测试装置。

背景技术

目前能够用于高频脉动压力测试的传感器适用最高温度从几十摄氏度至四五百摄氏度不等，最高频响从几十kHz至几百kHz不等。目前能够实现300千赫兹以上高频压力测试的压力传感器，其耐温往往不超过150摄氏度。

在高超声速地面试验的高频脉动压力测试中，往往将测试时间限定在很短的时间(毫秒级)，气流的高温效应不足以造成传感器损坏，因此可以将传感器感应面与模型平齐，从而实现高频脉动压力测试。但是，在高超声速飞行试验中，试验时间会持续至少几十秒，甚至几千秒，如果将高频压力传感器平齐安装在飞行器表面，很可能会由于长时间高温加热，造成传感器超温失效，甚至可能由于烧损在局部造成干扰加热，威胁飞行器安全。

在高超声速飞行试验中，由于空气与飞行器表面的摩擦作用，飞行器表面附近气流温度会急剧上升，对飞行器表面及其参数测量产生不利影响。目前常见的脉动压力传感器要么频响高但耐温温度不足，要么耐温高但频响不够。在高超声速飞行试验中，利用常规压力传感器，在保护传感器不被高温损坏的前提下，实现高频响的测试，是高超声速飞行试验高频脉动压力测试的一个关键问题。

如果将压力传感器后退一定距离，即在飞行器表面下安装传感器，使传感器感应面距离飞行器表面有一定距离，在飞行器表面设置引压孔、引压腔，将表面压力测试位置与传感器感应面连通，可以有效保护传感器不至于超温损坏。但是，这种测试结构在保护传感器同时，引压孔、引压腔的存在会引入附加的谐振频率，这种谐振频率一般低于传感器自身谐振频率，使得脉动压力有效测试频响进一步降低。改变传感器感应面距离飞行器表面距离(为有效保护传感器，距离一般不小于1mm)，可获得最高约30kHz的脉动压力测试能力。

目前，国内外的压阻式压力传感器一般在感应元件上端设计一个薄金属片，上面开多个小孔，将测试环境与感应元件隔离，主要是为了防止机械损伤和减少杂波的作用。保护屏往往采用极薄的合金材料，横向的热阻大，在表面安装时，保护屏的温度会迅速上升造成超温甚至损坏。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高超声速飞行试验高频脉动压力测试装置，包括：

飞行器，其上设置有飞行器防热层，所述飞行器防热层中开设有第一安装腔；

温控热沉体，其前端固定设置在所述第一安装腔中，所述温控热沉体中开设有第二安装腔；

压力传感器，其安装在所述温控热沉体的第二安装腔中；所述温控热沉体上固定设置有高导热率保护屏，所述高导热率保护屏与压力传感器的感应面之间预留有间隙；所述高导热率保护屏上开设有多个引压孔。

优选的是，其中，所述高导热率保护屏的材质为铜、银、镍、铝、金高导热率金属中的一种，或石墨、石墨烯高导热率非金属中的一种；所述温控热沉体的材质为铜、铝、银、镍、金高导热率金属中的一种。

优选的是，其中，所述高导热率保护屏的材质为铜、银、镍、铝、金中的一种，且在高导热率保护屏表面设置有一层石墨薄膜或石墨烯薄膜。