一种风洞试验模型表面在线加热涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种风洞试验模型表面在线加热涂层及其制备方法，属于风洞试验模型技术领域。为解决现有风洞试验模型表面加热技术的不足，本发明专利技术提供了一种风洞试验模型表面在线加热涂层，由绝缘层、导电层和保护层组成，其中绝缘层的厚度为20μm，导电层的厚度为10μm，保护层的厚度为10μm。本发明专利技术提供的风洞试验模型表面在线加热涂层法实现了风洞试验模型表面实时在线、可持续、可控制、高效率的模型加热手段。在风洞试验过程中在线加热，减少了开关风洞频率，明显提高了风洞流动显示试验效率。通过控制继电器与恒压电源增大风洞试验时模型表面与流场的温度差，使得红外热图更加清晰，从而使得转捩探测结果更加准确有效。从而使得转捩探测结果更加准确有效。从而使得转捩探测结果更加准确有效。

【技术实现步骤摘要】
一种风洞试验模型表面在线加热涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于风洞试验模型
，尤其涉及一种风洞试验模型表面在线加热涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]民用飞机在巡航状态下摩擦阻力最高可占总阻力的一半，并且湍流区域的摩擦阻力远大于层流区域。所以扩大表面层流范围，可以大大的减小摩擦阻力从而提高经济性。
[0003]红外转捩探测技术可以通过红外热图实时、直观、准确的找出风洞试验时模型表面的转捩位置，从而有效的帮助科研人员改进外形等设计。模型表面加热是红外转捩探测研究的一项关键技术，通过对风洞试验模型表面加热，使其与低温的流场形成明显的温度差，湍流区域的换热系数远高于层流区域，湍流区域的热量快速与流场趋于平衡，从而湍流区域与层流区域形成明显的温度差。利用红外相机拍摄的热图可以清晰的观察到明暗区域的分界，该分界线就是此流场条件下模型表面的层流与湍流的分界，即转捩位置。
[0004]现阶段风洞试验模型表面加热技术存在以下的缺陷与不足：其一，模型加热多为风洞吹风前使用高功率加热灯烘烤模型表面，该方法维持模型表面温度时间短，在试验达到流场要求条件前可能热量已经流失，无法得到符合要求的温度差。其二，由于模型保留热量有限，在一次吹风后，表面热量很可能全部流失。为制造温度差，需要开启试验段，重新对模型进行加热。此种试验方法耗时多，效率低，延长了试验周期。其三，加热后的模型在吹风过程中温度会持续降低，层流与湍流的温度差越来越小，这会影响红外相机拍摄效果，造成获取转捩位置的难度加大。其四，部分风洞试验采用电加热丝粘贴在模型上进行加热，该方法的红外热图模糊不均匀，影响转捩位置的判断。

技术实现思路

[0005]为解决现有风洞试验模型表面加热技术的不足，本专利技术提供了一种风洞试验模型表面在线加热涂层及其制备方法。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种风洞试验模型表面在线加热涂层，所述在线加热涂层由绝缘层、导电层和保护层组成，所述绝缘层的厚度为20μm，所述导电层的厚度为10μm，所述保护层的厚度为10μm。
[0008]进一步的，所述绝缘层为PU涂料。
[0009]进一步的，所述导电层为导电铜漆。
[0010]进一步的，所述保护层为黑色自喷漆。
[0011]一种风洞试验模型表面在线加热涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0012]步骤一、清理风洞试验模型表面，利用光固化树脂将模型各部件连接处缝隙与钉孔填平，利用紫外灯照射光固化树脂3分钟，打磨固化后的树脂使模型表面平整光滑；
[0013]步骤二、根据试验需要划定绝缘层喷涂范围，调配PU涂料并使用气动喷枪将其均
匀的喷涂到划定范围内，静置30分钟得到完全固化的绝缘层；
[0014]步骤三、将两条导电铜箔胶带沿气流来流方向平行布置到绝缘层两侧并延伸到导线连接处，其余铜导线从不影响测试区域流场部分布置延伸到导线连接处，利用电烙铁将模型表面绝缘层上布置的铜导线与延伸出的导电铜箔连接；
[0015]步骤四、利用美纹纸覆盖绝缘涂层边缘的部分范围，调配导电铜漆并将其均匀喷涂到绝缘层上，静置120分钟得到完全干燥的导电层；
[0016]步骤五、在干燥的导电层上喷涂黑色自喷漆，静置30分钟得到完全固化的保护层。
[0017]进一步的，步骤二所述划定绝缘层喷涂范围时，由试验要求拍摄矩形区域各边延长1厘米划定。
[0018]进一步的，步骤四利用美纹纸覆盖时保证两条平行导电铜箔及中间试验区域露出，其余区域与导电铜箔用美纹纸覆盖。
[0019]进一步的，利用砂纸抛光步骤五得到的在线加热涂层，在线加热涂层边界与模型光滑过渡，保护层不脱落，将继电器两端分别与所述铜导线和恒压电源相连，试验时利用电脑控制继电器开关，调节恒压电源获得理想功率。
[0020]进一步的，利用金属涂漆笔在待测区域边缘划分百分位。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术提供的风洞试验模型表面在线加热涂层及其制备方法实现了风洞试验模型表面实时在线、可持续、可控制、高效率的模型加热手段。本专利技术实现了风洞试验过程中的在线加热，减少了开关风洞频率，明显提高了风洞流动显示试验效率。通过控制继电器与恒压电源增大风洞试验时模型表面与流场的温度差，使得红外热图更加清晰，从而使得转捩探测结果更加准确有效。
附图说明
[0023]图1为本专利技术风洞试验模型表面在线加热涂层的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术风洞试验模型表面在线加热涂层的试验操作示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本专利技术实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本专利技术实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0026]实施例1
[0027]本实施例提供了一种风洞试验模型表面在线加热涂层及其制备方法。
[0028]本实施例在线加热涂层由绝缘层、导电层和保护层组成，其中绝缘层为PU涂料，厚度为20μm；导电层为导电铜漆，厚度为10μm；保护层为黑色自喷漆，厚度为10μm。
[0029]风洞模型表面一般为金属，绝缘层用PU涂料可使加热层与金属表面绝缘，从而避免短路。导电层使用导电铜漆目的在于通电后产生热量，从而使待测区域温度升高。保护层使用黑色自喷漆目的在于，保护加热层，并且提高整体涂层红外反射率，避免反光，使红外
相机拍摄图像质量提升。
[0030]本实施例风洞试验模型表面在线加热涂层的制备方法包括如下步骤：
[0031]步骤一、清理风洞试验模型表面，利用光固化树脂将模型各部件连接处缝隙与钉孔填平，利用紫外灯照射光固化树脂3分钟，打磨固化后的树脂使模型表面平整光滑；
[0032]步骤二、根据试验需要，由试验要求拍摄矩形区域各边延长1厘米划定矩形区域为绝缘层喷涂范围，调配PU涂料并使用气动喷枪将PU涂料均匀的喷涂到划定范围内，静置30分钟得到完全固化的绝缘层；
[0033]步骤三、将两条导电铜箔胶带沿气流来流方向平行布置到矩形绝缘区域两侧，并将其延伸到导线连接处，保证导电铜箔始终在绝缘区域范围内，其余铜导线从不影响测试区域流场部分布置延伸到导线连接处，利用电烙铁将模型表面绝缘层上布置的铜导线与延伸出的导电铜箔连接；
[0034]步骤四、利用美纹纸覆盖绝缘区域部分范围，覆盖美纹纸时保证两条平行导电铜箔及中间试验区域露出，其余区域的导电铜箔用美纹纸覆盖；调配导电铜漆并将其均匀喷涂到绝缘层上，静置120分钟得到完全干燥的导电层；
[0035]步骤五、在干燥的导电层上喷涂黑色自喷漆，静置30分钟得到完全固化的保护层，用砂纸抛光所得在线加热涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风洞试验模型表面在线加热涂层，其特征在于，所述在线加热涂层由绝缘层、导电层和保护层组成，所述绝缘层的厚度为20μm，所述导电层的厚度为10μm，所述保护层的厚度为10μm。2.根据权利要求1所述一种风洞试验模型表面在线加热涂层，其特征在于，所述绝缘层为PU涂料。3.根据权利要求1所述一种风洞试验模型表面在线加热涂层，其特征在于，所述导电层为导电铜漆。4.根据权利要求1所述一种风洞试验模型表面在线加热涂层，其特征在于，所述保护层为黑色自喷漆。5.一种如权利要求1
‑
4任一所述的风洞试验模型表面在线加热涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、清理风洞试验模型表面，利用光固化树脂将模型各部件连接处缝隙与钉孔填平，利用紫外灯照射光固化树脂3分钟，打磨固化后的树脂使模型表面平整光滑；步骤二、根据试验需要划定绝缘层喷涂范围，调配PU涂料并使用气动喷枪将其均匀的喷涂到划定范围内，静置30分钟得到完全固化的绝缘层；步骤三、将两条导电铜箔胶带沿气流来流方向平行布置到绝缘层两侧并延伸到导线连接处，其余铜导线从...

【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，阚奇，陈通，李玉军，许东洋，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：