本實(shí)用新型涉及一種微型水卡熱流計(jì)，特別涉及一種應(yīng)用于航天飛行器熱防護(hù)地面模擬試驗(yàn)中的大量程的熱流計(jì)，并且可以在較狹小的空間安裝使用。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代返回式飛行器活動(dòng)部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在返回大氣層時(shí)面臨復(fù)雜的氣動(dòng)熱環(huán)境，空氣舵由于前緣半徑小面臨的熱環(huán)境尤其嚴(yán)峻，經(jīng)預(yù)測(cè)熱流密度峰值能夠達(dá)到20MW/m²，需要在地面進(jìn)行測(cè)量，常規(guī)的傳感器由于體積大，不能夠安裝在狹小的空氣舵前緣處，針對(duì)復(fù)雜外形的微型化的大量程熱流傳感器成為國(guó)內(nèi)型號(hào)研制所急需。

航天器進(jìn)行氣動(dòng)熱防護(hù)試驗(yàn)時(shí)，其表面的冷壁熱流密度是需要模擬的重要參數(shù)之一，該參數(shù)主要由熱流傳感器測(cè)量，當(dāng)前國(guó)內(nèi)飛行器型號(hào)研制水平不斷提高，針對(duì)復(fù)雜外形的微型化的熱流傳感器成為國(guó)內(nèi)型號(hào)研制所急需，目前常用的塞式熱流計(jì)體積小但量程有限，常用的水卡熱流計(jì)量程大但體積大，因此急需設(shè)計(jì)一種安裝體積小而量程大的熱流傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種微型水卡熱流計(jì)，采用沖擊冷卻，強(qiáng)化了換熱。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案：

一種微型水卡熱流計(jì)，包括量熱件、連接件、進(jìn)出水件和進(jìn)水管，可與外界熱量交換的量熱件為中空盲孔結(jié)構(gòu)，量熱件軸向壁的表面熱流值不小于其中，m為冷卻水的流量，ΔT為冷卻水出水口與進(jìn)水口的溫度差，C為水的比熱容，A為量熱件的有效受熱面積，

連接件為中空通孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)出水件為中空通孔結(jié)構(gòu)，其軸向開(kāi)有進(jìn)水口，側(cè)壁開(kāi)有出水口，

量熱件盲孔端與連接件一端相連，連接件的另一端與進(jìn)出水件相連，量熱件、連接件及進(jìn)出水件的孔同軸配合，

進(jìn)水管置于量熱件、連接件及進(jìn)出水件同軸配合的孔中，進(jìn)水管外壁與同軸配合孔的內(nèi)壁間隙配合，進(jìn)水管的一端與進(jìn)水口緊密配合并相通，另一端與量熱件的軸向壁間隙配合，

量熱件的直徑不大于2倍的進(jìn)水管的直徑，進(jìn)水管與量熱件的軸向壁配合間隙為0～0.1mm，水流由進(jìn)水口以一定速度進(jìn)入進(jìn)水管，流經(jīng)量熱件軸向壁處對(duì)量熱件處進(jìn)行冷卻后，水流進(jìn)入進(jìn)水管外壁與同軸配合孔的內(nèi)壁間隙中，最終由出水口排出。

水流由進(jìn)水口以不大于20g/s的速度進(jìn)入進(jìn)水管，量熱件軸向壁的表面熱流值不小于20MW/m²。

量熱件直徑不大于6mm。

進(jìn)水管外壁與同軸配合孔的內(nèi)壁配合間隙為0.5～1mm。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型進(jìn)出水件一體化設(shè)計(jì)，進(jìn)水管直接將水引導(dǎo)至量熱件，通過(guò)產(chǎn)生沖擊進(jìn)行冷卻，強(qiáng)化了換熱，量熱件的軸徑盡可能的小，進(jìn)水管與量熱件的軸向壁配合間隙盡可能小，進(jìn)水流量值在盡可能小的情況下，對(duì)量熱件軸向壁的表面可降熱流量非常大，應(yīng)用于航天飛行器熱防護(hù)地面模擬試驗(yàn)中的大量程的熱流計(jì)，并且可以在較狹小的空間安裝使用，有效滿足了實(shí)際使用要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的冷卻水溫升曲線；

圖3為本實(shí)用新型的熱流測(cè)量曲線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

一種微型水卡熱流計(jì)，包括量熱件1、連接件2、進(jìn)出水件3和進(jìn)水管4，可與外界熱量交換的量熱件1為中空盲孔結(jié)構(gòu)，量熱件1軸向壁的表面熱流值不小于其中，m為冷卻水的流量，ΔT為冷卻水出水口與進(jìn)水口的溫度差，C為水的比熱容，A為量熱件的有效受熱面積，

連接件2為中空通孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)出水件3為中空通孔結(jié)構(gòu)，其軸向開(kāi)有進(jìn)水口，側(cè)壁開(kāi)有出水口，

量熱件1盲孔端與連接件2一端相連，連接件2的另一端與進(jìn)出水件1相連，量熱件1、連接件2及進(jìn)出水件3的孔同軸配合，

進(jìn)水管4置于量熱件1、連接件2及進(jìn)出水件3同軸配合的孔中，進(jìn)水管4外壁與同軸配合孔的內(nèi)壁間隙配合，進(jìn)水管4的一端與進(jìn)水口緊密配合并相通，另一端與量熱件1的軸向壁間隙配合，

量熱件1的直徑不大于2倍的進(jìn)水管4的直徑，進(jìn)水管4與量熱件1的軸向壁配合間隙為0～0.1mm，水流由進(jìn)水口以一定速度進(jìn)入進(jìn)水管4，流經(jīng)量熱件1軸向壁處對(duì)量熱件1處進(jìn)行冷卻后，水流進(jìn)入進(jìn)水管4外壁與同軸配合孔的內(nèi)壁間隙中，最終由出水口排出。

量熱件1直徑不大于6mm，進(jìn)水管4外壁與同軸配合孔的內(nèi)壁配合間隙為0.5～1mm，水流由進(jìn)水口以不大于20g/s的速度進(jìn)入進(jìn)水管4，量熱件1軸向壁的表面熱流值不小于20MW/m²。

圖2為某次熱流密度測(cè)量試驗(yàn)過(guò)程中的參數(shù)曲線，總的試驗(yàn)時(shí)間為12秒，冷卻水的流量為19克每秒，試驗(yàn)開(kāi)始后，冷卻水的進(jìn)出口溫升快速升至35攝氏度，然后保持穩(wěn)定直至試驗(yàn)結(jié)束。

圖3為根據(jù)圖2曲線代入水卡熱流密度計(jì)算公式得到的熱流密度測(cè)量曲線，試驗(yàn)開(kāi)始后熱流密度快速升至22MW/m²,然后保持穩(wěn)定直至試驗(yàn)結(jié)束。

圖2、圖3曲線表明了本實(shí)用新型能夠以較小的體積利用較少的冷水達(dá)到較高的測(cè)量范圍，適應(yīng)了現(xiàn)代返回式飛行器氣動(dòng)熱試驗(yàn)的需求。

本實(shí)用新型進(jìn)出水件一體化設(shè)計(jì)，進(jìn)水管直接將水引導(dǎo)至量熱件，通過(guò)產(chǎn)生沖擊進(jìn)行冷卻，強(qiáng)化了換熱，量熱件的軸徑盡可能的小，進(jìn)水管與量熱件的軸向壁配合間隙盡可能小，進(jìn)水流量值在盡可能小的情況下，對(duì)量熱件軸向壁的表面可降熱流量非常大，應(yīng)用于航天飛行器熱防護(hù)地面模擬試驗(yàn)中的大量程的熱流計(jì)，并且可以在較狹小的空間安裝使用，有效滿足了實(shí)際使用要求。

本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)說(shuō)明和試驗(yàn)驗(yàn)證都證明了本實(shí)用新型具有的上述特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)微型化，大量程的要求。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非用來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可以對(duì)本實(shí)用新型做出若干的修改和替換，所有這些修改和替換都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。