技术摘要：
本发明公开了一种低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法。测量装置包括试验模型、CCD相机、光源、数据处理计算机和加热装置以及移测机构、热线探头、频谱分析仪和红外相机。试验模型表面从下至上依次为绝缘隔热层、加热层、绝缘热反射层、绝缘导热层、温敏涂料底漆和温敏  全部
背景技术：
飞行器飞行过程中，边界层转捩位置对飞行器的摩阻、表面流态及飞行性能有很 大影响，飞行雷诺数下的转捩位置确定是飞行器设计的关键技术之一。在地面试验时，为了 实现飞行条件模拟，通常利用低温环境实现，常规边界层转捩测量技术如萘升华法、油膜干 涉法、脉动压力测量法、热膜测量法、红外测量法等在低温环境下效果较差。而TSP测量技术 使用高性能相机，可以获得高分辨率的温度分布图像，配合不同工作温度的TSP涂料，具备 在低温环境中开展广泛应用的潜力。 TSP技术是基于引入温度阶跃来增强转捩引发的温度效应原理发展而来的。但是 在跨声速时，试验模型与来流温差较小，对传热特性的分辨率不高，导致目前已有TSP温敏 转捩测量技术测量精度降低。 当前，亟需发展一种针对低温跨声速设备的TSP转捩测量试验方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法。 本发明的低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法，其特点是，所述的试验方法使用 的测量装置包括试验模型、CCD相机、光源、数据处理计算机和加热装置；所述的试验模型为 金属模型，在试验模型表面，从下至上依次覆盖有绝缘隔热层、加热层、绝缘热反射层、绝缘 导热层、温敏涂料底漆和温敏涂料面漆；所述的CCD相机放置在低温跨声速设备的上驻室， 上驻室壁板上开有观察窗，CCD相机通过观察窗捕获试验模型表面图像；所述的光源放置在 低温跨声速设备的上驻室，光源通过观察窗为CCD相机提供照明；所述的数据处理计算机位 于低温跨声速设备的外部，与CCD相机连接，用于接收CCD相机捕获的试验模型表面图像，并 进行图像识别与处理；所述的加热装置位于低温跨声速设备外部，与加热层的正电极、负电 极连接，用于加热加热层，控制试验模型表面温度； 所述的测量装置还包括移测机构、热线探头和频谱分析仪；所述的移测机构为X 向、Y向、Z向三自由度运动机构，安装在低温跨声速设备的上驻室内，热线探头安装在移测 机构伸入低温跨声速设备试验段的支臂上，移测机构带动热线探头测量试验模型边界层内 的速度分布；频谱分析仪位于低温跨声速设备的外部，与热线探头连接，用于分析热线探头 的输出信号； 所述的测量装置还包括红外相机，红外相机安装在低温跨声速设备的上驻室内， 透过观察窗监测加热层的加热效果； 所述的试验方法包括以下步骤： a .加工试验模型，清理试验模型表面，随后在试验模型表面从下至上依次覆盖绝 4 CN 111551341 A 说　明　书 2/4 页 缘隔热层、加热层、绝缘热反射层、绝缘导热层、温敏涂料底漆和温敏涂料面漆； b.安装试验模型、CCD相机、光源，连接数据处理计算机和加热装置； c.安装移测机构，并将热线探头安装在移测机构伸入低温跨声速设备试验段的支 臂，随后进行热线探头电流控制调试； d.进行系统联调，确定试验装置工作正常； e.打开加热装置预热试验模型，通过红外相机采集试验模型表面温度分布图谱， 直至试验模型表面温度高于低温跨声速设备来流总温30K～50K； f .按照常规试验流程开展低温跨声速设备试验，根据试验计划表通过CCD相机捕 获试验模型表面图像； g.通过移测机构移动热线探头，采集试验模型近壁面流速； h.连续改变5次～7次热线探头电流，并按照步骤g的移动轨迹分布采集5次～7次 试验模型近壁面流速； i.将步骤f获得的试验模型表面图像进行图像识别与数据处理后得到CCD相机测 得的试验模型表面转捩位置； j.通过频谱分析仪对步骤h热线探头采集的近壁面流速进行频谱分析，再通过数 据处理和拟合，最终绘制出热线探头测量的试验模型近壁面边界层特性，分析确定热线探 头测得的试验模型表面转捩位置； k.对步骤i、j获得的两种试验模型表面转捩位置进行对比分析，得出试验模型表 面转捩位置的最终结果。 所述的CCD相机为科学级相机，分辨率1600×1200像素，采集速度44帧/秒。 所述的观察窗上安装有滤光片。 所述的光源为LED光源或者激光光源。 进一步地，所述的LED光源的输出功率大于等于3w，强度高于10mw/cm2。 本发明的低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法中的试验模型是表面具有多层结 构的金属试验模型，能够将TSP试验技术工作温度从室温降至77K，同时大幅提升了传热分 辨率和转捩测量精度。本发明的低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法特别适用于在低温 环境下研究对象的流动结构，具有推广应用价值。 附图说明 图1为本发明的低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法示意图； 图2为本发明的低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法中的试验模型； 图3为本发明的低温跨声速设备TSP转捩测量试验方法的试验结果图。 图3中，-表示马赫数0.6时的转捩测量结果；×表示马赫数0.73时的转捩测量结 果。