本實(shí)用新型涉及空間發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)測(cè)量熱流傳感器固定裝置。

背景技術(shù)：

空間發(fā)動(dòng)機(jī)普遍應(yīng)用于火箭、衛(wèi)星等航天器上。發(fā)動(dòng)機(jī)在真空環(huán)境下點(diǎn)火時(shí)，在噴口處將會(huì)形成向外部環(huán)境自由膨脹的羽流。羽流將對(duì)位于羽流場(chǎng)中的航天器表面產(chǎn)生撞擊，并造成力、熱及表面污染效應(yīng)。羽流場(chǎng)內(nèi)熱量的短時(shí)局部升高將會(huì)破壞航天器的表面屬性或損壞科學(xué)儀器，縮短航天器壽命，甚至導(dǎo)致航天器失效。

目前，羽流場(chǎng)的熱量變化研究方法包括羽流數(shù)值仿真、空間搭載飛行試驗(yàn)和羽流地面試驗(yàn)。羽流數(shù)值仿真主要依靠CFD和DSMC耦合的方法對(duì)真空羽流壓力進(jìn)行建模和分析，能夠進(jìn)行單推力器/多推力器羽流場(chǎng)的計(jì)算、若干復(fù)雜氣流及其作用的數(shù)值模擬。但是，數(shù)值仿真研究需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，部分復(fù)雜工況，如羽流場(chǎng)邊界部分壓力變化無(wú)法通過(guò)仿真來(lái)精確分析；空間搭載飛行試驗(yàn)是在航天器的實(shí)際飛行過(guò)程中直接測(cè)量得到關(guān)鍵位置的壓力信息，其特點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果真實(shí)有效，但試驗(yàn)次數(shù)少，單次試驗(yàn)成本高、周期長(zhǎng)、獲得數(shù)據(jù)量有限；羽流地面試驗(yàn)的系統(tǒng)建設(shè)一次性投資大，但單次試驗(yàn)成本低，且能重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。還能進(jìn)行多工況、多狀態(tài)的原理性和驗(yàn)證性試驗(yàn)，獲取的數(shù)據(jù)更適合進(jìn)行分析和研究。

針對(duì)羽流地面試驗(yàn)高昂的經(jīng)濟(jì)成本，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的羽流場(chǎng)的熱流分析尚處于理論分析和建模仿真階段，已經(jīng)進(jìn)行的個(gè)別羽流試驗(yàn)也因條件欠缺造成測(cè)量結(jié)果存在一定偏差。2015年國(guó)防科工局批復(fù)、北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所投建的真空羽流試驗(yàn)臺(tái)是國(guó)內(nèi)首座全尺寸空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)試驗(yàn)研究系統(tǒng)，也是國(guó)內(nèi)唯一的一座針對(duì)全尺寸空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)試驗(yàn)搭建的熱流測(cè)量系統(tǒng)。

目前常用的熱流測(cè)量元件為圓箔式熱流傳感器。圓箔式熱流傳感器能夠用于真空環(huán)境下的熱流的測(cè)量。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、可進(jìn)行非接觸測(cè)量，因而得到廣泛關(guān)注。

由于圓箔式熱流傳感器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，目前尚無(wú)針對(duì)圓箔式熱流傳感器的安裝方式及相應(yīng)的機(jī)械安裝工裝，在安裝時(shí)，通常采用臨時(shí)搭建的金屬支架和鐵絲對(duì)熱流傳感器進(jìn)行固定，即將熱流傳感器綁在鐵架上進(jìn)行固定，該方法不易安裝，且調(diào)整高度十分不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)測(cè)量熱流傳感器固定裝置，能夠保證傳感器快速、方便地在測(cè)量范圍內(nèi)安裝，旨在準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中真空羽流場(chǎng)的熱流變化。

一種空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)測(cè)量熱流傳感器固定裝置，所述熱流傳感器包括黑體、熱沉體、螺紋孔以及底座，所述固定裝置為環(huán)狀圓柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)圓直徑大于所述熱沉體直徑，外圓直徑等于所述底座直徑，高度小于所述熱沉體的高度，環(huán)狀表面分布有6個(gè)大小相同的通孔，通孔直徑與所述螺紋孔的大徑相同，6個(gè)通孔的分度圓與螺紋孔的分度圓直徑相同。

較佳的，所述固定裝置的材料為硬鋁。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

本發(fā)明的空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)測(cè)量熱流傳感器固定裝置，能夠?qū)崃鱾鞲衅鞴潭ㄔ趯?dǎo)流錐上。既不影響發(fā)動(dòng)機(jī)噴口處自由擴(kuò)散的羽流，同時(shí)保證黑體與導(dǎo)流錐表面平齊，精確測(cè)量該位置的熱流變化情況。熱流傳感器的安裝隨導(dǎo)流錐位置變化自由調(diào)整，簡(jiǎn)化試驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程，達(dá)到精確測(cè)量的效果。

附圖說(shuō)明

圖1為圓箔式熱流傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)與導(dǎo)流錐位置關(guān)系示意圖；

圖3為熱流傳感器安裝工裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(a)為導(dǎo)流錐結(jié)構(gòu)圖，圖4(b)為熱流傳感器安裝結(jié)構(gòu)的剖視圖，熱流傳感器安裝結(jié)構(gòu)，圖4(c)為熱流傳感器安裝結(jié)構(gòu)的的仰視圖。

其中，1-熱流傳感器，1.1-黑體，1.2-熱沉體，1.3-螺紋孔，1.4-底座，1.5-信號(hào)線(xiàn)，2-發(fā)動(dòng)機(jī)，3-導(dǎo)流錐，4-螺釘，5-螺母。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，圓箔式熱流傳感器1包括黑體1.1，熱沉體1.2，螺紋孔1.3，底座1.4和信號(hào)線(xiàn)1.5。螺紋孔1.3尺寸為M3x1。在熱流測(cè)量過(guò)程中，黑體1.1要正對(duì)被測(cè)熱流的來(lái)流方向，即通過(guò)黑體1.1感知熱量變化情況，因而黑體1.1不能被遮擋或破壞。

發(fā)動(dòng)機(jī)2與導(dǎo)流錐3的位置關(guān)系示意圖如圖2所示，試驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)流錐3放置在發(fā)動(dòng)機(jī)2的噴口方向，噴口處向下噴出的氣體遇到導(dǎo)流錐3后，按導(dǎo)流錐3的形狀沿水平方向擴(kuò)散，以防止高熱量氣體迅速反彈破壞發(fā)動(dòng)機(jī)噴管。

導(dǎo)流錐3為6mm厚的圓錐面鋁板，表面開(kāi)有Ф3的通孔，底面直徑為1m，高180mm，錐角20°，布置在發(fā)動(dòng)機(jī)火焰來(lái)流方向，表面包有隔熱材料。

在試驗(yàn)時(shí)，熱流傳感器1應(yīng)按照導(dǎo)流錐3的形狀及位置進(jìn)行布置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)測(cè)量熱流傳感器固定裝置，如圖3所示，材料為硬鋁，為環(huán)狀圓柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)圓直徑略大于熱流傳感器熱沉體1.2直徑，外圓直徑等于底座1.4直徑，高度略小于熱沉體1.2的高度，環(huán)狀表面分布有6個(gè)大小相同的通孔，通孔直徑與螺紋孔1.3的大徑相同，6個(gè)通孔的分度圓與螺紋孔1.3的分度圓直徑相同。

所述的空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)測(cè)量熱流傳感器固定裝置，在試驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中，如圖4(a)、圖4(b)以及圖4(c)所示，通過(guò)低溫膠將固定裝置2粘結(jié)在導(dǎo)流錐3背面，再將熱流傳感器1的熱沉體1.2伸入固定裝置中，保證黑體1.1與導(dǎo)流錐2的表面平齊。平頭螺釘4的釘頭與導(dǎo)流錐3表面平齊，平頭螺釘4的螺桿分別穿過(guò)導(dǎo)流錐3表面通孔、固定裝置2的通孔和圓箔式熱流傳感器1的螺紋孔1.3，并在熱流傳感器底座1.4的端面用螺母5緊固。

通過(guò)所述的空間發(fā)動(dòng)機(jī)羽流場(chǎng)測(cè)量熱流傳感器固定裝置，能夠?qū)崃鱾鞲衅?固定在導(dǎo)流錐3上。既不影響發(fā)動(dòng)機(jī)2噴口處自由擴(kuò)散的羽流，同時(shí)保證黑體1.1與導(dǎo)流錐3表面平齊，精確測(cè)量該位置的熱流變化情況。熱流傳感器1的安裝隨導(dǎo)流錐3位置變化自由調(diào)整，簡(jiǎn)化試驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程，達(dá)到精確測(cè)量的效果。

綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。