本發(fā)明涉及一種多光路光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，特別是一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片。

背景技術(shù)：

疊片式電弧加熱器，又叫壓縮弧式電弧加熱器，具有高焓、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是研究高超聲速、長(zhǎng)航時(shí)飛行器氣動(dòng)熱問題的主要試驗(yàn)設(shè)備。由于地面試驗(yàn)的局限性，例如加熱器功率、噴管尺寸所限，無法做到全尺寸、全軌道模擬等，電弧加熱器提供的模擬環(huán)境與飛行器真實(shí)飛行環(huán)境存在著一定的差異，然而目前對(duì)于如何評(píng)價(jià)這種差異性方法的匱乏，導(dǎo)致了目前飛行器防熱設(shè)計(jì)仍存在著較大的余量，而過于保守的飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)不僅無謂增加了飛行器的載重負(fù)荷和擠占了寶貴的空間，也大大提高了飛行器飛行試驗(yàn)的成本。隨著航天事業(yè)的發(fā)展，使得人們愈發(fā)重視“天、地差異性”帶來的影響，而解決這一問題的核心在于獲得準(zhǔn)確的電弧加熱器流場(chǎng)參數(shù)，例如氣流溫度、組分密度等。

由于疊片式電弧加熱器內(nèi)高溫氣體溫度高達(dá)5000K～9000K，在如此的高溫環(huán)境下，等離子體平-轉(zhuǎn)-振激發(fā)和氣流組分的離解復(fù)合，傳統(tǒng)接觸式的測(cè)量手段難以實(shí)現(xiàn)對(duì)疊片電弧加熱器高溫流場(chǎng)的準(zhǔn)確定量測(cè)量，已經(jīng)不能滿足目前的試驗(yàn)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，解決了壁面高熱載荷冷卻以及多光路光學(xué)測(cè)量通道與冷卻水道相互干擾的問題，滿足疊片式電弧加熱器激光吸收光譜診斷的多光路建設(shè)需求。

本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，包括圓盤狀光學(xué)測(cè)量壓縮片主體和激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)；沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的徑向分別設(shè)置有進(jìn)水口和出水口；沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的徑向分別設(shè)置兩個(gè)氣管道，且兩個(gè)氣管道的連線經(jīng)過光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的軸心；沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的周向均勻設(shè)置6個(gè)光學(xué)測(cè)量通道；光學(xué)測(cè)量壓縮片主體沿軸線的周向均勻設(shè)置有n個(gè)定位安裝孔，n為不小于6的正整數(shù)；光學(xué)測(cè)量壓縮片主體通過定位安裝孔與外部疊片式電弧加熱器連接；激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)的一端伸入光學(xué)測(cè)量通道；激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)的另一端通過外部O型密封圈和外部石英玻璃實(shí)現(xiàn)與外部光學(xué)元件連接。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，所述的圓盤狀光學(xué)測(cè)量壓縮片主體為紫銅材料。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，所述進(jìn)水口和出水口均位于光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的軸向中部，且進(jìn)水口和出水口軸線的連線經(jīng)過光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的軸心。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，所述光學(xué)測(cè)量壓縮片主體軸向設(shè)置有通孔；所述氣管道的一端與光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的外部連通，另一端與所述通孔的內(nèi)壁連通；所述光學(xué)測(cè)量通道的一端與光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的外部連通，另一端與所述通孔的內(nèi)壁連通；氣管道和光學(xué)測(cè)量通道均位于光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的軸向中部。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，所述的光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的軸向厚度為40～45mm。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體的軸向，分別設(shè)置兩層冷卻水道；兩層冷卻水道對(duì)稱分布在進(jìn)水口和出水口所在平面的兩側(cè)。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，所述進(jìn)水口和出水口的一端分別與兩層冷卻水道連通。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，每層冷卻水道為6-8段沉孔首尾相連，形成對(duì)稱環(huán)繞于光學(xué)測(cè)量壓縮片主體軸向通孔的等邊多邊形結(jié)構(gòu)；且段沉孔與光學(xué)測(cè)量壓縮片主體通孔的最小間隙為3mm。

在上述的一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，在測(cè)量過程中，保留一對(duì)沿對(duì)角線方向的沉孔連通進(jìn)水口和出水口，其余沉孔堵住。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片采用上下雙層布置冷卻水道、中間層布置光學(xué)測(cè)量通道的間隔分層結(jié)構(gòu)，既滿足了防熱需求，又避免了冷卻水道與光學(xué)測(cè)量通道的相互干擾，從而在狹小的空間內(nèi)可布置多路測(cè)量光路，極大的提升了激光吸收光譜技術(shù)應(yīng)用于疊片式電弧加熱器測(cè)量的空間分辨能力；

(2)本發(fā)明多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片采用導(dǎo)熱性較好的紫銅材料，具有更好的導(dǎo)熱能力；

(3)本發(fā)明多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片冷卻水通道為六段沉孔首尾相連，形成近似外切于壓縮片內(nèi)徑的六邊形結(jié)構(gòu)，且兩條冷卻水道使用同一冷卻水進(jìn)出口，加工及裝配工藝簡(jiǎn)單；

(4)本發(fā)明多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片冷卻水通道和光學(xué)測(cè)量通道為一體結(jié)構(gòu)，具有更高的機(jī)械強(qiáng)度及防震特性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光學(xué)測(cè)量壓縮片軸線中部剖視圖；

圖2為本發(fā)明雙層冷卻水道剖視圖；

圖3為本發(fā)明與光學(xué)測(cè)量通道相配合的激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

如圖1所示為光學(xué)測(cè)量壓縮片軸線中部剖視圖，由圖可知，一種用于疊片式電弧加熱器的多光路光學(xué)測(cè)量壓縮片，包括圓盤狀光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1和激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)7；有B-B剖面圖可以看出，沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的徑向分別設(shè)置有進(jìn)水口2a和出水口2b；沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的徑向分別設(shè)置兩個(gè)氣管道4，且兩個(gè)氣管道4的連線經(jīng)過光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的軸心；氣管道4外接進(jìn)氣管形成獨(dú)立的進(jìn)氣系統(tǒng)；沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的周向均勻設(shè)置6個(gè)光學(xué)測(cè)量通道5；光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1沿軸線的周向均勻設(shè)置有n個(gè)定位安裝孔6，n為不小于6的正整數(shù)；光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1通過定位安裝孔6與外部疊片式電弧加熱器連接；定位安裝孔6的數(shù)量及位置尺寸由所裝備的疊片式電弧加熱器壓縮片結(jié)構(gòu)尺寸確定。

其中，為滿足強(qiáng)度和防熱的需要，圓盤狀光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1為紫銅材料；光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的軸向厚度為40～45mm。

所述進(jìn)水口2a和出水口2b均位于光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的軸向中部，且進(jìn)水口2a和出水口2b軸線的連線經(jīng)過光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的軸心；且光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1軸向設(shè)置有通孔；所述氣管道4的一端與光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的外部連通，另一端與所述通孔的內(nèi)壁連通；所述光學(xué)測(cè)量通道5的一端與光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的外部連通，另一端與所述通孔的內(nèi)壁連通；氣管道4和光學(xué)測(cè)量通道5均位于光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的軸向中部。

如圖3所示為與光學(xué)測(cè)量通道相配合的激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)，如圖所知，激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)7的一端伸入光學(xué)測(cè)量通道5；激光準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)7的另一端通過外部O型密封圈8和外部石英玻璃9實(shí)現(xiàn)與外部光學(xué)元件10連接；其中，外部O型密封圈8和外部石英玻璃9防止高溫氣體外泄露。右端留有足夠的空間用于安裝透鏡、光纖、濾波片等光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)激光聚焦及準(zhǔn)直。

如圖2所示為雙層冷卻水道剖視圖，由圖可知，沿光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1的軸向，分別設(shè)置C-C剖面和D-D剖面的兩層冷卻水道3；C-C剖面和D-D剖面的兩層冷卻水道3完全相同，且兩層冷卻水道3對(duì)稱分布在進(jìn)水口2a和出水口2b所在平面的兩側(cè)。

從A-A剖面可以看出，進(jìn)水口2a和出水口2b的一端分別與兩層冷卻水道3連通。

每層冷卻水道3為6-8段沉孔首尾相連，形成呈輻射狀對(duì)稱環(huán)繞于光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1軸向通孔的等邊多邊形結(jié)構(gòu)；且段沉孔與光學(xué)測(cè)量壓縮片主體1通孔的最小間隙為3mm，保證得到最佳的冷卻效果。

在測(cè)量過程中，保留一對(duì)沿對(duì)角線方向的沉孔連通進(jìn)水口2a和出水口2b，其余沉孔堵住。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。