[发明专利]层流机翼转捩位置测量试验方法

说明书

本发明公开了一种层流机翼转捩位置测量试验方法，包括：步骤一，基于温敏漆技术对层流机翼模型以及样片进行加工；步骤二，在校准舱中获取样片的温度和光强的校准关系式；步骤三，建立试验场景；步骤四，确定温敏涂料测量系统中的静态调试参数；步骤五，进行温敏涂料测量系统与风洞测控系统联调，得到参考图像、背景图像以及序列试验图像；步骤六，对层流机翼不同状态分别进行试验图像采集，通过对试验采集图像进行后期处理，以获得层流机翼模型表面的气流转捩图像。本发明提供一种层流机翼转捩位置测量试验方法，独创性的建立了基于温敏涂料的层流机翼试验方式，保证试验效果相对于现有技术来说具有分辨率高、转捩位置判断精确的显著优势。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种在风洞试验中，在不破坏模型表面的情况下，能够实现层流机翼模型表面转捩位置准确测量的试验方法。

背景技术

为了实现节能减排和增加航程的目标，飞行器气动减阻技术成为空气动力学设计人员重点研究的对象，随着航空工业设计技术和制造工艺的突飞猛进，层流流动设计逐步成为可能。对于民用客机而言，层流机翼设计技术可以降低摩擦阻力30％左右，进而可提高15％左右的巡航效率，气动收益非常明显，提升气动性能的同时有效降低了燃油消耗和污染排放及飞行噪声。为了检验层流机翼设计方法和层流机翼的气动特性，需要机翼转捩位置测量或预测方法，转捩位置确定是层流飞行器设计的关键技术之一。层流机翼转捩位置确定方法一般采用两种手段，数值模拟和风洞试验。因为数值模拟计算量大、精度难以保证，故一般采用风洞试验的方法测量层流机翼的转捩位置，进而验证层流机翼的设计方法，评估设计优劣。

利用层流与湍流的热对流强度不同造成模型表面层流区与湍流区的温度有所不同这一特性，对温度分布的测量可有效判断转捩位置。传统的转捩测量方法将温度传感器布置在机翼模型表面，通过温度传感器测量获得模型表面温度，进而根据温度分布判断模型表面转捩位置。该方法存在诸多缺陷：一、因为传感器突出或凹陷于机翼模型表面均会对表面流场产生干扰，使得机翼表面气流速度或流场结构产生差异，进而造成表面温度测量误差，故要求传感器与机翼模型表面严格平齐，传感器安装难度较大。二、安装温度传感器需要在安装位置和走线通道对机翼模型进行开孔和开槽，加大了模型设计、加工难度，提高了模型设计和加工成本。三、在翼尖或机翼后缘等薄部件上，因厚度空间不足可能导致无法安装温度传感器，从而无法对上述区域进行转捩位置测量。四、温度传感器属于离散点测量方法，只能进行机翼表面若干点的测量，空间分辨率很低，无法获取层流机翼的准确转捩位置。还可以利用光学方法进行机翼转捩位置测量，该类方法具有面测量的优势，常用的测量方法有相变热图、温敏液晶、红外热图和磷光热图等，但因其自身固有缺陷制约了应用范围，如相变热图和温敏液晶只能作为半定量测量技术，红外相机空间分辨率不高且受测量光路中透明材料透射率影响大、磷光热图技术受无机磷光物质表面成膜方式与工艺制约明显等。

传统的温度传感器转捩测量方法安装难度高、流动干扰大、模型设计加工成本高，只能进行点测量，空间分辨率低，而常用的相变热图、温敏液晶、红外热图和磷光热图等光学测量方法因其自身固有缺陷制约了应用范围，无法准确测量层流机翼模型转捩位置。温敏涂料方法具有面测量、空间分辨率高、模型设计加工难度和成本低、来流无扰动、转捩位置判断精确等优点，但目前尚没有应用到层流机翼转捩位置测量中，相关的试验方法急需建立。

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。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种层流机翼转捩位置测量试验方法，包括：

步骤一，基于温敏漆技术对层流机翼模型以及样片进行加工；

步骤二，在校准舱中获取样片的温度和光强的校准关系式；

步骤三，通过在风洞中安装层流机翼模型、相机、激发光源、激发光源的电源、同步触发器、数据处理工控机，以建立试验场景；