[发明专利]航天器试验模型热壁热流密度的测量方法

说明书

本发明公开了一种航天器试验模型热壁热流密度的测量方法，包括如下步骤：步骤一、在第一区域利用第一加热设备将航天器试验模型壁面温度加热到预设温度；步骤二、将加热到预设温度之后的航天器试验模型移动到第二区域，并测量其于该温度下的热壁热流密度；以及，步骤三、依次循环重复步骤一和步骤二，以测量得到航天器试验模型在多个预设温度下的多个热壁热流密度，之后得出热壁热流密度与冷壁热流密度的关系，修正航天器气动热计算中冷壁热流密度与热壁热流密度换算中的相关数据；其中，第一区域和第二区域相互隔离。本发明可以应用于航天器气动热防护系统当中，可为航天器气动热计算中冷壁热流密度与热壁热流密度换算提供试验参考数据。

技术领域

本发明属于航天器气动热防护试验领域，具体来说，本发明涉及可在常温至850℃范围内连续调整物体壁面温度的热流密度的试验测量方法，特别涉及一种航天器试验模型热壁热流密度的测量方法。

背景技术

航天器进行气动热防护试验时，其表面的热流密度是需要模拟的重要参数之一。常温下(如300K)的热流密度定义为冷壁热流密度。在一定的来流条件下，随着壁面温度逐渐升高，热流密度逐渐减小，对应的热流密度定义为热壁热流密度。当前的气动热试验通常是将航天器壁面温度高于常温的热壁热流密度经过换算得到常温下的冷壁热流密度，以电弧加热设备提供来流条件，试验前测量的冷壁热流密度与换算得到的冷壁热流密度相同时即进行气动热试验。但是，由热壁热流密度换算得到冷壁热流密度的换算过程及公式都是理论推导的数据，缺乏实验数据支撑。显而易见，航天器在运行过程中，肯定会受到环境因素的影响，不可能完全遵循理论推导的公式。不过，一直以来，在实际中，却缺乏对应航天器试验模型壁面温度高于常温的热壁热流密度的试验数据，影响了实际中由航天器的热壁热流密度推算其冷壁热流密度的精确性。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种航天器试验模型热壁热流密度的测量方法，本发明通过设计试验系统和方法，以能够测量航天器试验模型的热壁热流密度，解决了航天器气动热计算中，冷壁热流密度与热壁热流密度的换算中，相关数据只是理论推导，没有实验支撑的问题。

为此，本发明提供的技术方案为：

一种航天器试验模型热壁热流密度的测量方法，包括如下步骤：

步骤一、在第一区域利用第一加热设备将航天器试验模型壁面温度加热到预设温度；

步骤二、将加热到预设温度之后的所述航天器试验模型移动到第二区域，并测量其于该温度下的热壁热流密度；以及，

步骤三、依次循环重复所述步骤一和步骤二，以测量得到所述航天器试验模型在多个预设温度下的多个热壁热流密度，之后得出热壁热流密度与冷壁热流密度的关系，修正航天器气动热计算中冷壁热流密度与热壁热流密度换算中的相关数据；

其中，所述第一区域和所述第二区域相互隔离。

优选的是，所述的航天器试验模型热壁热流密度的测量方法，还提供：

一试验模型支架，所述航天器试验模型固定在所述试验模型支架上；

一导轨，其从所述第一区域铺设到所述第二区域，所述试验模型支架的下端可移动地设置在所述导轨中；

一驱动机构，其与所述试验模型支架连接，并驱动所述实验模型支架带动所述航天器试验模型沿所述导轨在所述第一区域和所述第二区域间进行往复移动。

优选的是，所述的航天器试验模型热壁热流密度的测量方法中，所述第一加热设备为石英灯加热器，采用石英灯加热器可以将预设温度在常温到850℃进行连续调整。

优选的是，所述的航天器试验模型热壁热流密度的测量方法中，所述第一和第二区域相距距离0.5～1.5m。