一种用于静压波动测量的探针的制作方法

本发明属于超声速空气动力试验设备，具体涉及一种用于静压波动测量的探针。

背景技术：

1、在超声速空气动力试验设备中，通常需要配置静压波动测量装置来确定核心流较小波动区域的范围。通常的测量方式是将响应频率较高、测量精度也较高的脉动压力传感器安装到伸入流场的支架上，使传感器与核心流接触，直接测量核心流的气流压力波动。

2、目前，在超声速空气动力试验设备中通常采用将脉动压力传感器嵌入10°锥中的方式进行静压波动测量。具体方式是在10°锥的圆锥体表面设置传感器安装孔，将传感器直接插入安装孔，传感器压力采集端与气流接触，传输电缆端从圆锥体内部引出，试验时即可直接测量压力波动。这种方式适用于大中型的超声速空气动力试验设备。

3、随着超声速空气动力试验设备尺寸小型化后，气流通道变小，直接安装传感器的方式将减小流场的通气面积，造成气流堵塞和流场变化，影响测量的准确度。对于气流通道比较小的小型超声速空气动力试验设备，10°锥测量装置就不适用了。

4、当前，亟需发展一种具有较小的截面积（细）的用于静压波动测量的探针，既能够满足截面积与气流通道的占比要求，又能够避免气流堵塞，同时具有足够的刚度，避免由于自身的抖动扰乱气流影响测量精度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是发展一种用于静压波动测量的探针，以解决小型超声速空气动力试验设备静压波动测量的问题。

2、本发明的用于静压波动测量的探针，其特点是，所述的探针包括从前至后通过螺纹顺序连接的探针前段和探针后段，探针前段从圆锥管体ⅰ平滑过渡到圆管ⅰ，探针后段从圆管ⅱ平滑过渡到圆锥管体ⅱ再平滑过渡到圆管ⅲ，圆管ⅲ的后端设置有与支撑机构连接的安装接口；圆管ⅰ和圆管ⅱ的外径相等且小于圆管ⅲ的外径；圆锥管体ⅰ的锥角小于圆锥管体ⅱ的锥角；探针前段和探针后段之间隔离有中间密封体；

3、脉动压力传感器固定在探针前段的中空腔体内，并在脉动压力传感器的前端围成前段空腔，前段空腔对应的圆管ⅰ的管体上设置有沿周向均匀分布的测压孔ⅰ；尾端密封体固定到探针后段的中空腔体内，并在脉动压力传感器的后端围成后段空腔，后段空腔对应的圆管ⅱ的管体上设置有沿周向均匀分布的测压孔ⅱ；脉动压力传感器的信号线穿过中间密封体，经后段空腔，最后穿过尾端密封体伸出探针。

4、进一步地，所述的脉动压力传感器采用差压型传感器，脉动压力传感器的前端感受前段空腔的波动信号，脉动压力传感器的后端感受后段空腔的静压，输出差压值作为波动信号。

5、进一步地，所述的脉动压力传感器和尾端密封体均通过胶接的方式安装固定。

6、进一步地，所述的测压孔ⅰ和测压孔ⅱ的中心轴线均与探针的中心轴线垂直，垂直度偏差小于等于0.1°。

7、本发明的用于静压波动测量的探针的工作原理是在探针内部设置相互隔离的前段空腔和后段空腔。前段空腔通过测压孔ⅰ与核心流联通。将脉动压力传感器放置于探针内部，脉动压力传感器采用差压型传感器，脉动压力传感器的前端感受前段空腔的波动信号，脉动压力传感器的后端通过后端空腔提供的稳压源作为参考端，输出差压值作为波动信号。

8、本发明的用于静压波动测量的探针的整体长度由气流载荷来确定，远离测量区域的圆管ⅲ作为尾端，通过局部加粗尾端的方式提高探针的结构刚度。

9、本发明的用于静压波动测量的探针利用在探针内部设置的带测压孔的空腔与脉动压力传感器来实现小型超声速空气动力试验设备静压波动测量，减小了探针的外形尺寸，有效控制了探针截面积与气流通道的占比要求，保证了静压波动测量的准确性，具有较好的刚度，结构安全可靠，测量结果准确，能够解决小型超声速空气动力试验设备静压波动测量的问题，也可拓展用于其他需要静压波动测量的试验设备中。

技术特征：

1.一种用于静压波动测量的探针，其特征在于，所述的探针包括从前至后通过螺纹顺序连接的探针前段（2）和探针后段（4），探针前段（2）从圆锥管体ⅰ平滑过渡到圆管ⅰ，探针后段（4）从圆管ⅱ平滑过渡到圆锥管体ⅱ再平滑过渡到圆管ⅲ，圆管ⅲ的后端设置有与支撑机构连接的安装接口；圆管ⅰ和圆管ⅱ的外径相等且小于圆管ⅲ的外径；圆锥管体ⅰ的锥角小于圆锥管体ⅱ的锥角；探针前段（2）和探针后段（4）之间隔离有中间密封体（3）；

2.根据权利要求1所述的用于静压波动测量的探针，其特征在于，所述的脉动压力传感器（1）采用差压型传感器，脉动压力传感器（1）的前端感受前段空腔的波动信号，脉动压力传感器（1）的后端感受后段空腔的静压，输出差压值作为波动信号。

3.根据权利要求1所述的用于静压波动测量的探针，其特征在于，所述的脉动压力传感器（1）和尾端密封体（5）均通过胶接的方式安装固定。

4.根据权利要求1所述的用于静压波动测量的探针，其特征在于，所述的测压孔ⅰ（6）和测压孔ⅱ（8）的中心轴线均与探针的中心轴线垂直，垂直度偏差小于等于0.1°。

技术总结
本发明属于超声速空气动力试验设备技术领域，公开了一种用于静压波动测量的探针。探针包括从前至后通过螺纹顺序连接的探针前段和探针后段；探针前段和探针后段之间隔离有中间密封体；脉动压力传感器固定在探针前段的中空腔体内，并在脉动压力传感器的前端围成前段空腔，前段空腔对应的管体上设置有沿周向均匀分布的测压孔Ⅰ；尾端密封体固定到探针后段的中空腔体内，并在脉动压力传感器的后端围成后段空腔，后段空腔对应的管体上设置有沿周向均匀分布的测压孔Ⅱ；脉动压力传感器的信号线穿过中间密封体，经后段空腔，最后穿过尾端密封体伸出探针。探针刚度好，结构可靠，测量准确，能够解决小型超声速空气动力试验设备静压波动测量的问题。

技术研发人员：邱荣凯,申江,刘秉斌,易星佑
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12