[发明专利]气流冲量增益测量系统及其使用方法和应用

权利要求书

1.一种用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述方法包括：

1)将含有示踪粒子的高速气流引入燃烧室，并在燃烧室内进行喷注和燃烧过程；

2)将脉冲激光光源的单束激光分束，并通过转换镜头得到片光源；

3)使用设置于燃烧室外部的前窗观测相机和后窗观测相机同时获得燃烧室进出口区域附近流向截面的速度场分布；

4)通过提取相关位置的进出口速度差值并与质量流量相乘获得气流冲量增益值；

所述方法对应使用的气流冲量增益测量系统包括脉冲激光光源、导光臂、分束器、前窗观测相机、后窗观测相机、前窗片光转换镜头、后窗片光转换镜头、燃烧室和控制电脑；

其中，所述脉冲激光光源发射脉冲激光，所述脉冲激光由导光臂引导至所述前窗片光转换镜头和后窗片光转换镜头，所述前窗片光转换镜头和后窗片光转换镜头，所述前窗观测相机和后窗观测相机设置在所述燃烧室的外部，位于所述燃烧室的水平位置并用于分别拍摄所述燃烧室的前后窗，所述控制电脑采集并记录数据并控制所述系统的运转。

2.根据权利要求1所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述前窗观测相机和后窗观测相机是CCD相机；

所述CCD相机镜头采用微距定焦镜头，微距定焦镜头前设置滤光片。

3.根据权利要求1所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述系统还包括设置在前窗片光转换镜头和后窗片光转换镜头之间的N个片光转换镜头；

以及相应地设置在燃烧室上的N个窗口，其中，每个片光转换镜头对应一个窗口；

以及相应地设置在每个窗口水平位置的N个观测相机，其中每个观测相机用于拍摄其所对应位置的窗口。

4.根据权利要求1所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述脉冲激光光源产生的激光波长为532nm，单脉冲持续时间为6ns的点状激光。

5.根据权利要求1所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述前窗片光转换镜头和后窗片光转换镜头由凸透镜和柱透镜组成，所述柱透镜焦距为10-15mm，凸透镜焦距为800-1200mm。

6.根据权利要求1所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述前窗片光转换镜头和后窗片光转换镜头间的距离为0.2-2m。

7.根据权利要求1所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述系统还包括同步控制器，所述同步控制器分别与所述系统中的脉冲激光光源、前窗观测相机、后窗观测相机和控制电脑连接，用于协调各部件之间的同步工作。

8.根据权利要求1所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法，其特征在于，所述气流冲量的增益值由下式计算：

其中，I是气流冲量的增益值，

V_e是燃烧室出口处的排气速度，

是燃烧室出口处单位时间内的气体质量流量，

V_a是燃烧室进口空气速度，

是燃烧室进口单位时间内的气体质量流量。

9.权利要求1-8中任意一项所述的用于冲压发动机的气流冲量增益测量方法在测量发动机进出口气流冲量增益值中的应用。