一种高超声速飞行器表面热流辨识装置及设计方法

申请人

北京临近空间飞行器系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院

发明人

李宇 陈伟华 黄建栋 刘国仟 等

专利号

201711115268.X

公告日2019-12-20

技术领域

本发明涉及一种高超声速飞行器表面热流的辨识装置及其设计方法，尤其适用于长时间高热流的密集测量，属于高超声速飞行器热参数测量技术领域。

权利要求书

一种高超声速飞行器表面热流辨识装置，其特征在于：包括热传导敏感元件、敏感元件隔热套、敏感元件压板、温度传感器，热传导敏感元件为柱状结构，敏感元件隔热套为带通孔的柱状结构，热传导敏感元件位于敏感元件隔热套通孔中，与敏感元件隔热套间隙配合，敏感元件一侧与隔热套外表面平齐，形成测量端面，另一侧底部安装有温度传感器，敏感元件压板为一侧带有直槽的扁平板状结构，压住热传导敏感元件装有温度传感器的一侧端面，与敏感元件隔热套间隙配合合安安装装，，敏敏感感元元件件隔隔热热套套、、热热传传导导敏敏感感元件与敏感元件隔热套之间的间隙，以及敏感元件压板共同阻隔热传导敏感元件除测量端面以外的部分与外部环境之间热量交换，温度传感器正好落入敏感元件压板直槽中，并在直槽中走线。

▲热流辨识装置结构剖视图

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对目前传统热流传感器对高超声速飞行器长时间高热流测量的适应性差，以及传感器尺寸大导致难以进行密集测量的问题，本发明提出了一种间接式测量高超声速飞行器表面热流的辨识方案及装置，适用于长时间高热流的测量，并克服了传统热流传感器尺寸大、质量大、安装受限大、难以实现密集测量等问题。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）与传统热流传感器相比，本发明提供的热流辨识装置的许用温度较高，适合于长时间高热流测量。

（2）本发明提供的热流辨识装置具有测量结构简单、产品尺寸较小、环境适应性好的优点。

（3）本发明敏感元件压板轴线方向与其材料模压层间方向垂直；敏感元件隔热套加工完成后其轴线方向与其材料模压层间方向平行，保证均匀隔热。

（4）本发明提供的热流辨识装置的尺寸是结合实际测量环境通过热分析和仿真得到的，数据更具科学性与准确性。

（5）采用本发明所制造的热流辨识装置测量得到的温度值，可以应用到基于热传导反问题求解的热流辨识方法中，通过对温度信息进行反演，得出被测位置表面的热流。

（6）本发明所述装置适用于高超声速滑翔飞行器和再入飞行器，通过复杂数学方法对测量得到的温度数据进行反演获得表面热流，只要传感器不烧蚀、能测出温度，就能反演出热流，适用范围较广。

联系方式

李宇010-68759705