[发明专利]一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部

说明书

本发明涉及总温测试技术领域，具体涉及一种基于铂电阻传感器、加装外层滞止罩的总温探针头部。为了解决现有总温探针头部测量精度不足、不敏感角范围窄的问题，采用铂电阻替代热电偶作为感温元件，传感器精度更高；相应地改进滞止罩的结构，在单层滞止罩的基础上加装外层滞止罩，虽然头部尺寸增大，但测量空间分辨率基本没有改变；采用双层滞止罩能够提高气流的滞止效果，显著降低速度误差；外层滞止罩内的气流可以对支杆进行加热，显著降低导热误差；两层滞止罩的出气口轴线相互垂直，使外层滞止室内的气流充分加热内层滞止罩壁面，降低传感器与滞止罩壁面的温差，从而减小辐射误差；内层滞止罩进口开设进气槽，有效拓宽总温测量的不敏感角范围。

技术领域

本发明涉及总温测试技术领域，特别涉及一种基于铂电阻传感器、内层滞止罩进口开设进气槽并加装外层滞止罩的总温探针头部。

背景技术

对于航空发动机的压气机部件，等熵效率是重要的性能参数，其能够衡量压气机的先进性和经济性。通常在压气机部件实验中，采用温升法或扭矩法测量等熵效率，对于单级压气机等熵效率，只能采用温升法进行测量。温升法测量压气机等熵效率的计算公式如下：

其中η_c表示压气机等熵效率，T_t1和T_t2分别表示压气机进、出口总温，π_c表示压气机总压比，k表示比热比。对于温升法测量等熵效率而言，进出口温升越小，精确测量等熵效率的难度越大，其主要原因在于进出口温升相对测量误差较大。

总温探针测量气流总温的性能通常采用总温恢复系数r来评价，其定义为：

T_g表示探针测得温度，T_t表示来流总温，T_s表示来流静温，由于气流绕流总温探针时存在一定的滞止效应，却又不能完全滞止，而且受限于传感器精度、支杆导热和辐射作用的影响，恒有T_tT_gT_s成立。由此可知，探针测得温度与来流总温越接近，总温恢复系数越接近于1，总温探针的性能越好。

通常采用热电偶总温探针进行压气机流场总温测量，其主要存在三个方面的缺陷：其一，热电偶传感器精度较差；其二，在气流速度较高时，常规总温探针采用的单层滞止罩难以避免较大的速度误差，并且在气流角增大时总温恢复系数大大降低；其三，总温测量虽然在与外界环境温度差别不大的流场中进行，但仍存在一定的导热误差和辐射误差。因此，急需发展能够在小温升压气机性能测试中进行总温高精度测量、具有宽不敏感角范围的总温探针头部。

发明内容

针对现有技术上的缺陷，本发明的核心目的在于，提供一种基于铂电阻传感器、内层滞止罩进口开设进气槽并加装外层滞止罩的总温探针头部，以解决现有总温探针头部测量精度不足、不敏感角范围窄的问题。

为了解决上述技术问题，采用铂电阻替代热电偶作为感温元件，传感器精度更高；相应地改进滞止罩的结构，在单层滞止罩的基础上加装外层滞止罩，结构上便于加工和改装，虽然头部尺寸增大，但测量空间分辨率基本没有改变；气流由内层滞止罩进口流入内层滞止室，在传感器附近发生第一次滞止，然后由内层滞止罩根部的出气孔流入外层滞止室，发生第二次滞止，最后由外层滞止罩顶部的出口流出，发生第三次滞止，因此双层滞止罩结构能够提高气流的滞止效果，显著降低速度误差；外层滞止罩内的气流可以对接触的支杆区域进行加热，显著降低导热误差；两层滞止罩出气口的轴线十字交叉放置，使外层滞止室内的气流充分加热内层滞止罩壁面，降低传感器与滞止罩壁面的温差，从而减小辐射误差；内层滞止罩进口开设进气槽，能够有效拓宽总温测量的不敏感角范围。其特征在于：由铂电阻(1)、内层滞止罩(2)和外层滞止罩(3)组成；铂电阻(1)作为总温探针的感温元件，可根据具体环境选择铠装或裸装的型式；内层滞止罩(2)进口沿周向均匀开设多个进气槽(4)；内层滞止罩(2)靠近底面的侧壁上沿竖直方向开设2个内出气孔(5)；外层滞止罩(3)靠近顶面的侧壁上沿水平方向开设2个外出气孔(6)。