[发明专利]冰风洞内旋转帽罩防冰表面温度测量方法

说明书

本发明公开了一种冰风洞内旋转帽罩防冰表面温度测量方法，采用长波段（7.5~14μm）型红外热像仪测量旋转帽罩防冰表面温度。测温前，将红外热像仪在冰风洞测温环境中进行标定。标定过程在帽罩不旋转且冰风洞中不喷射过冷水滴的条件下进行，首先在帽罩表面沿其母线等间距布置若干极细T型热电偶，再将帽罩安装在冰风洞试验段内，不断改变防冰热空气进口温度和流量，在每个标定工况稳定时记录红外热像仪和热电偶测得的帽罩表面温度值，由此得红外热像仪测温值与其对应的真实温度即同一母线位置上热电偶测温值之间的拟合函数。将旋转帽罩的冰风洞防冰试验中红外热像仪所测温度经此拟合函数进行转化，得到接近于真实值的旋转帽罩防冰表面温度的修正值。

技术领域

本发明属于航空防冰试验技术领域，具体涉及一种冰风洞内旋转帽罩防冰表面温度测量方法。

背景技术

冰风洞试验是飞机或航空发动机进口部件防冰研究的主要手段，而部件的防冰表面温度则是防冰试验研究中需要测量的最重要的参数。对于静止部件，可采用传统的接触式测温方法，如热电偶测温；但对于旋转部件，如发动机进口旋转帽罩，难以直接采用热电偶测量其表面的温度。若将热电偶由滑环引出，则可用热电偶测量旋转帽罩表面温度，但冰风洞内存在过冷水滴，一旦过冷水滴撞击到滑环表面，可能导致短路现象，使滑环无法正常工作，而且防冰所需的高温热气管道也会对滑环产生不利影响。红外热像仪作为一种非接触式测温工具，日益得到越来越广泛的应用，但热像仪测温受环境的影响很大，因为测温物体会反射其所处环境里周围物体发射的辐射能，另外，电子线路的噪声、环境湿度等的变化也会影响红外电信号，导致热像仪测得的温度存在误差，故使用红外热像仪测温前，必须将热像仪在测温环境中进行标定。由此，针对冰风洞内旋转帽罩的防冰表面温度测量，需要发展一种简单方便且精度较高的方法。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种冰风洞内旋转帽罩防冰表面温度测量方法，包括如下步骤：

S1：在帽罩表面沿母线等间距布置若干根极细的T型热电偶，记录每根热电偶在母线上的位置，将帽罩试验件安装在冰风洞试验段内，使其布置热电偶的一侧背对红外热像仪，且两者处于同一高度，保证红外热像仪拍摄的温度场中帽罩母线和热电偶测点所在的母线处于同一水平线，帽罩保持静止不旋转；

S2：对S1所述的静止帽罩进行红外热像仪测温的标定试验：设定冰风洞内的冷流来流参数，使来流温度、速度基本保持稳定，喷雾系统保持关闭；调节防冰热空气进口温度和流量至要求值，当热电偶所测的帽罩表面温度达到稳定时，使用红外热像仪测量帽罩表面温度，同时记录热电偶测得的帽罩表面温度值；增大防冰热空气的进口温度或流量，使帽罩表面温度升高，当帽罩表面温度再次达到稳定时，分别记录红外热像仪和热电偶测得的温度值；重复上述标定方法，通过改变热气的进口温度或流量，使帽罩表面温度逐渐升高；标定试验进行10组以上，其中帽罩表面温度从约10℃上升至约150℃，确保覆盖旋转帽罩防冰试验时其表面温度值达到的范围；

S3：根据S2标定试验得到的若干组红外热像仪所测的温度值与其对应的真实温度值即同一母线位置上热电偶所测的温度值数据进行处理，得到两者之间的拟合函数关系式，即红外热像仪所测温度经标定修正后的值T_af与标定前热像仪所测温度值T_be之间的关系式，通常为多项式形式，在此基础上做出红外热像仪测温标定前后的温度值拟合曲线，并与对应的热电偶实际所测温度值T_co即真实温度进行对比，分析标定拟合关系式的精度；

S4：拆除帽罩表面所贴的热电偶，再次将其安装于冰风洞试验段内，根据旋转帽罩防冰试验条件的要求设定来流冷空气、过冷水滴及热气参数，开启电机使帽罩旋转，进行防冰试验，试验中采用S3标定的红外热像仪测量旋转帽罩表面温度并记录。待试验结束后，将旋转帽罩的热像仪测量值T_be代入S3得到的拟合函数关系式中，得到对应的旋转帽罩防冰表面温度的修正值T_af。