基于高温薄膜测温的半球驻点模型气动加热测量方法

作     者：杨庆涛 陈沁楠 张涛 孙道恒 方桂才 Yang Qingtao;Chen Qinnan;Zhang Tao;Sun Daoheng;Fang Guicai

作者机构：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000 飞行器流体物理全国重点实验室四川绵阳621000 厦门大学萨本栋微纳科学技术研究院福建厦门361005 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所四川绵阳621000 

出 版 物：《气动研究与试验》 (Aerodynamic Research & Experiment)

年 卷 期：2025年第3卷第1期

页      码：84-93页

摘      要：高超声速飞行试验环境下飞行器驻点区域的温度响应和气动加热数据对于飞行器设计、热环境预测方法的研究具有重要价值。针对驻点区域结构安全、不均匀加热和“热不匹配”效应等对驻点热流测量的挑战,本文提出了在飞行器驻点结构对称剖面上制备高温薄膜热电偶阵列,获得微扰动的结构内部温度响应数据,通过一维辨识获得表面热流辨识的测量方案。利用数值计算获得了不同马赫数条件下半球模型表面热流分布,并以此为输入计算出半球模型内部温度响应。以计算所得的轴线上特定点温度数据作为模拟的测量点数据,研究数据处理方法、布点位置和测温误差对热流测量结果的影响。结果表明,在相同输入条件下,基于储能和温差的数据处理方法能够获得比基于两点测温三阶多项式拟合的方法更准确的热流结果。为减小侧向换热的影响,使测点尽可能接近表面;而为了减小定位、测点距离、温度测量误差的影响,需要尽量增大两测点之间的距离;在实际的设计中需要同时考虑这两个需求。采用相同的定位准则和热电偶反向串联电路,有助于减小测点距离和测温误差对热流辨识的影响。在计算条件下,对于选定的测点组合,在马赫数Ma 5~8范围内,热流辨识的误差在7%以内。为高超声速飞行器驻点区域的材料温度响应和气动加热测量装置的研制奠定了基础。

主 题 词：高超声速 气动加热 热流测量 高温薄膜热电偶 

学科分类：08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 

D　O　I：10.20118/j.issn2097-258X.2025.01.010

馆 藏 号：203157101...