熱，達到氣動加熱試驗前要求的壁面溫度初始值，該初始值在常溫至850°C內連續可調、穩定可重復。
[0045]在上述方案中，作為優選，所述第一和第二區域相距距離0.5?1.5m。最優選的是，所述第一和第二區域相距距離為lm。
[0046]在上述方案中，作為優選，所述多個預設溫度的范圍為從常溫到850°C。
[0047]在上述的任一個方案中，作為優選，所述步驟二中，在所述第二區域利用第二加熱設備測量所述航天器試驗模型的所述熱壁熱流密度。
[0048]在本發明的其中一些實施例中，作為優選，所述第二加熱設備為電弧加熱設備。
[0049]在本發明的其中一些實施例中，作為優選，所述步驟三中，測量所述航天器試驗模型在多個預設溫度下的多個熱壁熱流密度時，所述第二加熱設備的加熱功率和加熱時間始終不變。
[0050]在本發明的其中一些實施例中，作為優選，所述步驟三中，在依次循環重復所述步驟一和步驟二之前，還包括將所述航天器試驗模型的壁面溫度恢復至常溫。
[0051]在本發明的其中一個實施例中，在本實施例中驅動機構采用液壓作動筒，如圖1所示，本發明由石英燈加熱器1、電弧加熱設備2、試驗模型3、試驗模型支架4、導軌5和液壓作動筒6組成，其安裝順序為試驗模型3固定在試驗模型支架4上，模型支架4安裝導軌5上，在液壓作動筒6作用下，在石英燈加熱器I加熱的第一區域和電弧加熱設備2加熱的第二區域切換。
[0052]如圖2所示，試驗時各步驟如下:
[0053](I)將航天器試驗模型安裝在模型支架上，調整液壓作動筒以及導軌，使得試驗模型支架可以在石英燈加熱器加熱的第一區域和電弧加熱設備加熱的第二區域切換；
[0054](2)通過液壓作動筒將試驗模型支架沿著導軌推至石英燈加熱器加熱的第一區域；
[0055](3)啟動石英燈加熱器；
[0056](4)設定航天器試驗模型壁面溫度；
[0057](5)以設定的航天器試驗模型壁面溫度為目標調節石英燈加熱器熱功率；
[0058](6)采集埋在試驗模型表層下K型熱電偶輸出溫度，判斷模型壁面溫度是否達到設定的壁面溫度；
[0059](7)如果沒有達到設定的壁面溫度，則繼續調節石英燈加熱器加熱功率；如果達到設定的壁面溫度，則啟動電弧加熱設備；
[0060](8)待電弧加熱設備工作狀態穩定時，通過液壓作動筒將試驗模型支架沿著導軌快速推至電弧加熱設備加熱的第二區域進行加熱；
[0061](9)采集試驗模型表層下內埋K型熱電偶輸出溫度，計算該壁面溫度下的氣動加熱條件下試驗模型表面熱流密度；
[0062](10)停止電弧加熱設備，等待試驗模型冷卻；
[0063](11)當試驗模型壁面溫度降至常溫以后，如果需要按照試驗計劃進行下一輪壁面溫度的加熱，則通過液壓作動筒將試驗模型支架沿導軌推至石英燈加熱器加熱的第一區域加熱并重復步驟(4)?(10);如果已經完成全部試驗計劃，則停止石英燈加熱器，結束試驗。
[0064]如圖3所示，為本實施例中取得的一個結果圖，可以根據該圖及其中數據得出熱流密度與壁面溫度的關系。
[0065]這里說明的模塊數量和處理規模是用來簡化本發明的說明的。對本發明的方法的應用、修改和變化對本領域的技術人員來說是顯而易見的。
[0066]如上所述，本發明通過具有負反饋的加熱功率可調節的石英燈加熱器加熱試驗模型獲得設定的壁面溫度，再利用電弧加熱設備對試驗模型進行氣動加熱，從而獲得具有常溫至850°C范圍內可連續調整初始表面溫度的熱流密度數據。加熱方式的切換是通過液壓作動筒推動位于導軌的安裝有試驗模型的模型支架在石英燈加熱器的第一區域和電弧加熱設備加熱的第二區域移動實現的。
[0067]本發明可以應用于航天器氣動熱防護系統當中，可為航天器氣動熱計算中冷壁熱流密度與熱壁熱流密度換算提供試驗參考數據。
[0068]盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1.一種航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、在第一區域利用第一加熱設備將航天器試驗模型壁面溫度加熱到預設溫度； 步驟二、將加熱到預設溫度之后的所述航天器試驗模型移動到第二區域，并測量其于該溫度下的熱壁熱流密度；以及， 步驟三、依次循環重復所述步驟一和步驟二，以測量得到所述航天器試驗模型在多個預設溫度下的多個熱壁熱流密度，之后得出熱壁熱流密度與冷壁熱流密度的關系，修正航天器氣動熱計算中冷壁熱流密度與熱壁熱流密度換算中的相關數據； 其中，所述第一區域和所述第二區域相互隔離。2.如權利要求1所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，還提供: 一試驗模型支架，所述航天器試驗模型固定在所述試驗模型支架上； 一導軌，其從所述第一區域鋪設到所述第二區域，所述試驗模型支架的下端可移動地設置在所述導軌中； 一驅動機構，其與所述試驗模型支架連接，并驅動所述實驗模型支架帶動所述航天器試驗模型沿所述導軌在所述第一區域和所述第二區域間進行往復移動。3.如權利要求1所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述第一加熱設備為石英燈加熱器。4.如權利要求1所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述第一和第二區域相距距離0.5?1.5m。5.如權利要求1所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述多個預設溫度的范圍為從常溫到850°C。6.如權利要求1至5任一所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述步驟二中，在所述第二區域利用第二加熱設備測量所述航天器試驗模型的所述熱壁熱流密度。7.如權利要求6所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述第二加熱設備為電弧加熱設備。8.如權利要求6所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述步驟三中，測量所述航天器試驗模型在多個預設溫度下的多個熱壁熱流密度時，所述第二加熱設備的加熱功率和加熱時間始終不變。9.如權利要求6所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述步驟三中，在依次循環重復所述步驟一和步驟二之前，還包括將所述航天器試驗模型的壁面溫度恢復至常溫。10.如權利要求4所述的航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，其特征在于，所述第一和第二區域相距距離為lm。
【專利摘要】本發明公開了一種航天器試驗模型熱壁熱流密度的測量方法，包括如下步驟：步驟一、在第一區域利用第一加熱設備將航天器試驗模型壁面溫度加熱到預設溫度；步驟二、將加熱到預設溫度之后的航天器試驗模型移動到第二區域，并測量其于該溫度下的熱壁熱流密度；以及，步驟三、依次循環重復步驟一和步驟二，以測量得到航天器試驗模型在多個預設溫度下的多個熱壁熱流密度，之后得出熱壁熱流密度與冷壁熱流密度的關系，修正航天器氣動熱計算中冷壁熱流密度與熱壁熱流密度換算中的相關數據；其中，第一區域和第二區域相互隔離。本發明可以應用于航天器氣動熱防護系統當中，可為航天器氣動熱計算中冷壁熱流密度與熱壁熱流密度換算提供試驗參考數據。
【IPC分類】G01N25/20, G01K17/00
【公開號】CN105203591
【申請號】CN201510616916
【發明人】陳智銘, 陳連忠, 陳海群, 張友華
【申請人】中國航天空氣動力技術研究院
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月24日