本實(shí)用新型涉及一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)，屬于航空航天氣動(dòng)熱防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高速飛行器在大氣層中飛行時(shí)，會(huì)遇到顯著的氣動(dòng)加熱問題，這就需要采取適當(dāng)措施對(duì)飛行器進(jìn)行熱防護(hù)，以保證其飛行安全。臨近空間飛行器采用高升阻比氣動(dòng)外形，長(zhǎng)時(shí)間在大氣層內(nèi)做機(jī)動(dòng)飛行，其結(jié)構(gòu)具有薄層輕質(zhì)的特點(diǎn)，自然要對(duì)防熱提出嚴(yán)格的要求，需要采用低冗余度熱防護(hù)設(shè)計(jì)。這就要求地面防熱試驗(yàn)環(huán)境要具備較高的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性。

在模擬的防熱試驗(yàn)參數(shù)中，模型表面的熱流密度是決定模型表面燒蝕狀態(tài)和總加熱量的重要依據(jù)，且在防熱結(jié)構(gòu)低冗余度設(shè)計(jì)的情況下，熱流測(cè)量的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性則直接影響到微燒蝕材料的抗燒蝕性能和隔熱性能。

傳動(dòng)的塞式熱流密度量熱計(jì)由銅塞、玻璃鋼保護(hù)套、熱電偶組成，由于玻璃保護(hù)套在測(cè)量過程中受到高溫氣流的加熱和沖刷，在高熱流、長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，表面會(huì)出現(xiàn)燒蝕，形成凹陷，對(duì)熱流的測(cè)量參數(shù)產(chǎn)生較大的誤差，而且在發(fā)生燒蝕后其表面不平整，其物性參數(shù)會(huì)發(fā)生很大的變化，導(dǎo)致無法重復(fù)使用。因此，亟需對(duì)現(xiàn)有的塞式量熱計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)，通過在塞塊與護(hù)套之間加入填充劑，提高了測(cè)量熱流密度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，克服了傳統(tǒng)的塞式量熱計(jì)測(cè)量誤差較大的難題；通過充分發(fā)揮填充劑耐高溫和耐沖刷的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在防熱試驗(yàn)中重復(fù)使用量熱計(jì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的塞式量熱計(jì)無法重復(fù)使用的缺陷。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)，包括填充劑、塞塊、護(hù)套和熱電偶；熱電偶安裝在塞塊中，塞塊安裝在護(hù)套內(nèi)，塞塊與護(hù)套之間設(shè)有用于熱防護(hù)的填充劑。

在上述的一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)中，所述填充劑為水玻璃和氧化鋁粉末的混合物，水玻璃與氧化鋁的質(zhì)量比設(shè)為1:2。

在上述的一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)中，所述塞塊采用圓柱體結(jié)構(gòu)，塞塊一端設(shè)有用于安裝熱電偶的孔。

在上述的一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)中，所述塞塊的材料采用紫銅。

在上述的一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)中，所述護(hù)套采用圓柱體結(jié)構(gòu)，護(hù)套一端設(shè)有用于安裝塞塊的槽。

在上述的一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)中，所述護(hù)套的材料采用玻璃鋼。

在上述的一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)中，所述熱電偶采用K型熱電偶，熱電偶鉚接在塞塊一端的孔中。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

本實(shí)用新型的填充劑經(jīng)過常溫固化處理后，具有耐高溫和耐沖刷的特點(diǎn)，可在高壓、高熱流密度環(huán)境下正常工作，使得量熱計(jì)具有可重復(fù)使用的性能。

本實(shí)用新型的尺寸可以根據(jù)實(shí)際情況靈活設(shè)置，而且具有三維傳熱效應(yīng)小，熱流密度測(cè)量精度高的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)精巧、簡(jiǎn)潔高效、通用便捷，適用于多種工作環(huán)境，在復(fù)雜工況下依然能夠正常使用，通用性強(qiáng)。

本實(shí)用新型的塞塊、護(hù)套、熱電偶均便于維修和更換，而且生產(chǎn)成本較低，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖

圖2為對(duì)比實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖

其中：1填充劑；2塞塊；3護(hù)套；4熱電偶；

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的方案更加明了，下面結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

如圖1所示，一種可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)，包括填充劑1、塞塊2、護(hù)套3和熱電偶4；熱電偶4安裝在塞塊2中，塞塊2安裝在護(hù)套3內(nèi)，塞塊2與護(hù)套3之間設(shè)有用于熱防護(hù)的填充劑1，填充劑1經(jīng)常溫固化處理后，對(duì)塞式熱流密度量熱計(jì)的表面進(jìn)行修平處理。

優(yōu)選的，填充劑1為水玻璃和氧化鋁粉末的混合物，水玻璃與氧化鋁的質(zhì)量比設(shè)為1:2。

優(yōu)選的，塞塊2采用圓柱體結(jié)構(gòu)，塞塊2一端設(shè)有用于安裝熱電偶4的孔，塞塊2的材料采用紫銅。

優(yōu)選的，護(hù)套3采用圓柱體結(jié)構(gòu)，護(hù)套3一端設(shè)有用于安裝塞塊2的槽，護(hù)套3的材料采用玻璃鋼。

優(yōu)選的，熱電偶4采用K型熱電偶，熱電偶4鉚接在塞塊2一端的孔中。

對(duì)比實(shí)施例：

如圖2所示，傳統(tǒng)的塞式熱流密度量熱計(jì)，包括塞塊2、護(hù)套3和熱電偶4；熱電偶4安裝在塞塊2中，塞塊2安裝在護(hù)套3內(nèi)。

根據(jù)能量守恒的原理，通過測(cè)量塞塊2的溫升—時(shí)間曲線，計(jì)算塞塊2的溫度梯度，從而得到傳入塞塊2的熱流密度：

式中：q表示熱流密度，單位：kw/m²；

C_p表示塞塊比熱，單位：KJ/(kg·K)；

m表示塞塊質(zhì)量，單位：kg；

A表示塞塊受熱面積，單位：m²；

dT/dt表示塞塊溫升速率，單位：K/s；

當(dāng)傳統(tǒng)的塞式熱流密度量熱計(jì)在高熱流的環(huán)境中工作時(shí)，塞塊2表面會(huì)出現(xiàn)燒蝕，甚至形成凹陷，而且在發(fā)生燒蝕后，塞塊2和護(hù)套3的表面均會(huì)出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致塞塊2的受熱面積增大，另外，護(hù)套3經(jīng)過燒蝕后，護(hù)套3的材料屬性，例如密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)均會(huì)發(fā)生很大變化，三維傳熱效應(yīng)將更加明顯。因此，無法準(zhǔn)確評(píng)估熱流的偏差，使得獲得的熱流值誤差較大，致使量熱計(jì)無法重復(fù)使用。

在試驗(yàn)過程中，使用前的傳統(tǒng)量熱計(jì)表面平整，材料完好，而在高熱流環(huán)境中使用傳統(tǒng)量熱計(jì)，護(hù)套3發(fā)生燒蝕，護(hù)套3表面不再平整，出現(xiàn)凹坑、凸起、斜口等問題，無法繼續(xù)使用。

本實(shí)用新型的工作原理是：

將可重復(fù)使用的塞式熱流密度量熱計(jì)放入熱流測(cè)試板中，熱流測(cè)試板在高溫氣流沖刷后，塞塊2溫度上升，通過測(cè)量塞塊2的溫升—時(shí)間曲線，計(jì)算塞塊2的溫度梯度，從而得到傳入塞塊2的熱流密度。由于填充劑1耐高溫和耐沖刷的特點(diǎn)，在高溫氣流沖刷后，表面能夠保持完好，得以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用的功能。如果表面出現(xiàn)不平整的地方，可以利用填充劑1對(duì)不平整的地方進(jìn)行填充，經(jīng)過常溫固化處理后，對(duì)塞式熱流密度量熱計(jì)的表面進(jìn)行修平處理，即可繼續(xù)使用量熱計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量工作。

本實(shí)用新型說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。