【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气流温度测量，具体涉及一种对流热流校准装置和校准方法。
技术介绍
1、空天飞行器在高马赫数飞行及再入过程中，伴随着强烈的气动效应，在飞行器表面形成极高温度的附面层，附面层内流体与飞行器表面以强对流换热形式将高温热量传递给飞行器，形成极端的高温热环境，对飞行器安全性、可靠性带来严酷的考验，加大了飞行器设计研制实现难度。对流热流密度(简称对流热流)是气动热力参数中最关键的参数之一，空天飞机再入时，其机身襟翼、升降副翼等处承受的对流热流可达30w/cm2甚至更高。对流热流密度校准技术作为气动热理论研究、热防护安全设计、工程试验验证等研究重要的技术基础，对空天技术发展具有重要的意义。
2、目前国内还没有开展对流热流校准方面的研究，尚未建立对流热流计量标准装置，也缺乏相应的校准方法，对热流计仅能实现辐射热流的测量校准，在校准热流计时也是采用辐射热流的校准方法，导致校准结果不能真实反映热流计的计量特性。因此目前亟需建立对流热流计量标准装置，研究对流热流校准方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种对流热流校准装置和校准方法，能够提供可在一定的工况范围内连续调节的均匀、稳定的热流场，并可用于对流热流计的校准或检定。
2、为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供一种对流热流校准装置，包括依次连接的空压机气源、调节阀、电加热器、稳定段、试验段，空压机气源产生的纯净空气流经过电加热器加热后进入稳定段整流，然后进入到试验段加速，通过调节阀实现马赫数调节；
3、所述试验段包括喷管、快响应位移机构、参考平板、校准平板、屏蔽辐射源和薄膜热电偶，参考平板与校准平板的外形尺寸完全一致，安装在快响应位移机构上，对称位于喷管的喷口两侧，参考平板与校准平板的中心高度与喷口中心高度一致，距离喷口水平距离为1～2d，d为校准平板的直径，屏蔽辐射源位于喷管内部中心位置，薄膜热电偶镀制在屏蔽辐射源表面，所述快响应位移机构用于实现参考平板与校准平板的快速位置替换；
4、参考平板的中心对称镀制有两个薄膜铂电阻作为参考铂电阻，每个参考铂电阻受感部大小与被校热流计受感部相同，校准平板中心安装被校热流计，被校热流计四周镀制薄膜铂电阻，用于计算被校热流计表面温度。
5、优选地，所述参考平板采用与被校热流计受感部相同的材料制作，校准平板采用导热系数低、比热容大的材料制作。
6、优选地，参考平板表面首先镀制绝缘层，然后中心对称镀制两个薄膜铂电阻作为参考铂电阻，两个参考铂电阻之间的距离不超过1mm，最后参考平板表面涂覆高发射率涂料，保证表面发射率接近1。
7、优选地，所述屏蔽辐射源表面先后镀制绝缘层和薄膜热电偶，然后表面涂覆高发射率涂料，保证表面发射率接近1。
8、优选地，参考平板采用康铜制作，校准平板采用气凝胶陶瓷制作。
9、优选地，所述快响应位移机构的单次动作时间不超过50ms。
10、优选地，所述试验段还包括支杆，屏蔽辐射源通过支杆固定在喷管的内部中心位置。
11、优选地，所述试验段还包括被校热流计安装座，被校热流计通过被校热流计安装座安装在校准平板中心。
12、本专利技术的另一个方面提供一种对流热流校准方法，利用上述的对流热流校准装置进行对流热流校准，包括：
13、通过快响应位移机构使参考平板和被校平板分别接受气流的瞬态热冲击，根据参考平板上参考铂电阻的温度历程计算总热流，用屏蔽辐射源向参考平板辐射热量并计算辐射热流，总热流减去辐射热流得到参考平板的对流热流，根据参考平板的对流热流与辐射热流在不同时刻的数值计算对流换热系数与绝热壁温，并将其赋予校准平板，再根据计算得到的对流换热系数与绝热壁温以及测得的校准平板表面温度计算对流热流，作为校准平板对流热流的标准值；
14、测量屏蔽辐射源与校准平板表面温度，计算校准平板辐射热流，用被校热流计的输出电压减去校准平板辐射热流与辐射热流灵敏系数的比值，得到对流热流对应的电压，用对流热流的标准值除以该电压，得到对流热流灵敏系数。
15、根据本专利技术上述方面的对流热流校准装置和校准方法，能够提供可在一定的工况范围内连续调节的均匀、稳定的热流场，并可用于对流热流计的校准或检定。
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1.一种对流热流校准装置，其特征在于，包括依次连接的空压机气源、调节阀、电加热器、稳定段、试验段，空压机气源产生的纯净空气流经过电加热器加热后进入稳定段整流，然后进入到试验段加速，通过调节阀实现马赫数调节；
2.如权利要求1所述的对流热流校准装置，其特征在于，所述参考平板采用与被校热流计受感部相同的材料制作，校准平板采用导热系数低、比热容大的材料制作。
3.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，参考平板表面首先镀制绝缘层，然后中心对称镀制两个薄膜铂电阻作为参考铂电阻，两个参考铂电阻之间的距离不超过1mm，最后参考平板表面涂覆高发射率涂料，保证表面发射率接近1。
4.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，所述屏蔽辐射源表面先后镀制绝缘层和薄膜热电偶，然后表面涂覆高发射率涂料，保证表面发射率接近1。
5.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，参考平板采用康铜制作，校准平板采用气凝胶陶瓷制作。
6.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，所述快响应位移机构的单次动作时间不超
7.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，所述试验段还包括支杆，屏蔽辐射源通过支杆固定在喷管的内部中心位置。
8.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，所述试验段还包括被校热流计安装座，被校热流计通过被校热流计安装座安装在校准平板中心。
9.一种对流热流校准方法，其特征在于，利用权利要求1-8中任一项所述的对流热流校准装置进行对流热流校准，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种对流热流校准装置，其特征在于，包括依次连接的空压机气源、调节阀、电加热器、稳定段、试验段，空压机气源产生的纯净空气流经过电加热器加热后进入稳定段整流，然后进入到试验段加速，通过调节阀实现马赫数调节；
2.如权利要求1所述的对流热流校准装置，其特征在于，所述参考平板采用与被校热流计受感部相同的材料制作，校准平板采用导热系数低、比热容大的材料制作。
3.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，参考平板表面首先镀制绝缘层，然后中心对称镀制两个薄膜铂电阻作为参考铂电阻，两个参考铂电阻之间的距离不超过1mm，最后参考平板表面涂覆高发射率涂料，保证表面发射率接近1。
4.如权利要求1或2所述的对流热流校准装置，其特征在于，所述屏蔽辐射源表面先后镀制绝缘层和薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：房健，王筱庐，孔祥雪，赵俭，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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