高温气流总焓测试技术综述

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1、计测技术综合评述·５·ｄｏｉ：１０１１８２３?ｊｉｓｓｎ１６７４－５７９５２０１８０５０２高温气流总焓测试技术综述朱新新，杨庆涛，陈卫，隆永胜（中国空气动力研究与发展中心超高速所，四川绵阳６２１０００）摘要：对国内外总焓测试技术方法进行梳理，介绍了多种测焓方法的原理和特点。分析稳态焓探针、热阻式瞬态焓探针、质量注入型焓探针等探针类测焓方法和能量平衡测焓法、光谱测焓法等非探针类测焓方法的优缺点。结合应用实际对这些总焓测试方法的进一步研究提出了建议。关键词：热学；气动热；总焓测试；焓探针；能量平衡；光谱测焓中图分类号：ＴＢ９；Ｖ２１１７５２；Ｖ２１１７５３文献

2、标识码：Ａ文章编号：１６７４－５７９５（２０１８）０５－０００５－０７ＯｖｅｒｖｉｅｗｏｆＴｏｔａｌＥｎｔｈａｌｐｙＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｌｏｗＺＨＵＸｉｎｘｉｎ，ＹＡＮＧＱｉｎｇｔａｏ，ＣＨＥＮＷｅｉ，ＬＯＮＧＹｏｎｇｓｈｅｎｇ（ＨｙｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｃｏｍｂｉｎｇｔｏｔａｌｅｎｔｈａｌｐｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

3、ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｔｏｔａｌｅｎｔｈａｌｐｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄＴｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅｅｎｔｈａｌｐｙｐｒｏｂｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｔｅａｄｙｅｎｔｈａｌｐｙｐｒｏｂｅ，ｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｎｔｈａｌｐｙｐｒｏｂｅ，ｍａｓｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｒｏｂｅａｎｄｏｔｈｅｒｅｎｔｈａｌｐｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｓ

4、ｕｃｈａｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｒｅａｎａｌｙｚｅｄＣｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｅｔｏｔａｌｅｎｔｈａｌｐｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｇｉｖｅｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍｏｌｏｇｙ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｈｅａｔｉｎｇ；ｔｏｔａｌｅｎｔｈａｌｐｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｅｎｔｈａｌｐｙｐｒｏｂｅ；ｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅ；ｏｐｔｉｃａｌｄｉａｇｎｏｓｔ

5、ｉｃｓ０引言１探针总焓测试技术神州十一号飞行器的成功发射和探月工程等重大１１总温探针法测焓技术项目的开展，离不开航天技术的支撑。航天飞行器在［７］［１］根据高温空气热力学函数表，张志成等国内［１］穿越大气层时的防热能力是最为重要的技术之一。学者拟合了当地总焓Ｈ０和当地总温Ｔ０的工程计算关高超声速飞行器在大气层内飞行时，其表面承受不同系，具体如下：程度的气动加热，准确把握气动加热的能量传输过程当１７０Ｋ＜Ｔ０＜１７４８Ｋ时，有是有效开展热防护设计、确保飞行安全的重中之１０４１Ｈ０＝０７９６３２９Ｔ０（１）［２－３］重。以电弧风洞为代表的地面模拟设备能够较好当Ｔ０≥１７

6、４８Ｋ时，有的模拟飞行器进入大气层时的加热过程，可对其表面ａＴ０热防护材料的性能进行考察，同时也能进一步验证和Ｈ０＝７８４１０７ｅｘｐ［３１７８（）］（２）１７４８［４－５］改进防护材料热载荷的设计与计算的合理性。－１其中，ａ＝［２４１＋０００７０９ｌｎ（ｐ０／１０１３２５）］，ｐ０［６］总焓作为气体在实际物理化学过程中能够转换为总压。考虑到常用热电偶的测温能力，若温度超过输运的总内能的度量，无疑是最为关键的试验参数之１８００Ｋ，容易将热电偶烧坏，所以总温探针法一般仅一。国内外技术人员对来流总焓的测试技术不断进行适用于低焓段（１７０Ｋ＜Ｔ０＜１７４８Ｋ）的测试。探

7、索，积累了多种有效测焓方法。本文对这些国内外结合电弧风洞测试环境，运用双铂铑热电偶制作测焓技术进行了梳理，介绍了各种测焓方法的技术原总温探针，通过式（１）即可获取较为准确的总焓。具理和特点，并结合实际应用情况对其优缺点进行了体方法如图１所示，测试前将总温探针置于黑体炉进分析。行标定，然后将总温探针置于加热器喉道前段的混合·６·综合评述２０１８年第３８卷第５期室获取总温Ｔ０。该区段为亚音速区，测得总温较为确性将更高。可靠。同时在喷管出口处放置总温排架，该排架由多个滞止式总温探针构成，可测出流场的总焓大致分布。图２驻点热流和压力一