利用快速響應(yīng)壓敏涂料（PSP）技術(shù)對(duì)彈箭類飛行器跨聲速段的脈動(dòng)壓力特性開展風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究,獲得了Ma=0.8～1.2范圍內(nèi)彈箭類飛行器全表面1.2s實(shí)驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)的脈動(dòng)壓力特性,較全面地研究了馬赫數(shù)、攻角（舵偏角）對(duì)脈動(dòng)壓力分布特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,快速響應(yīng)PSP技術(shù)的脈動(dòng)壓力測(cè)量結(jié)果與高精度脈動(dòng)壓力傳感器結(jié)果較為吻合,均方根脈動(dòng)壓力系數(shù)的測(cè)量誤差小于15%,精度要求滿足工程設(shè)計(jì)使用,且快速響應(yīng)PSP測(cè)量方式能夠獲得彈箭類飛行器全表面的脈動(dòng)壓力分布,有利于捕獲壓力峰值和辨識(shí)跨聲速非定常流場(chǎng)結(jié)構(gòu),更好地指導(dǎo)脈動(dòng)壓力載荷設(shè)計(jì),在彈箭類飛行器設(shè)計(jì)中有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來源】：宇航總體技術(shù). 2019,3(01)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖１壓敏涂料測(cè)量基本原理示意圖Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＰＳＰｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

同研制，該涂料以穩(wěn)定性較強(qiáng)的ＰｔＴＦＰＰ（化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖２所示）作為發(fā)光基團(tuán)，由聚合物形成多孔性涂層結(jié)構(gòu)，熒光探針分子包含在微孔中，能夠增大空氣接觸面積，使得響應(yīng)擴(kuò)散率增加，從而降低了反應(yīng)時(shí)間。以波長(zhǎng)４００ｎｍ的紫外光為激發(fā)光源，快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料激發(fā)出的熒光發(fā)射波長(zhǎng)約６００ｎｍ～７００ｎｍ，有氧空氣環(huán)境（ａｉｒ）和無氧氮?dú)猸h(huán)境（ｎｉｔｒｏｇｅｎ）下快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料的發(fā)射光中心波長(zhǎng)和發(fā)射光強(qiáng)度如圖３所示。圖２ＰｔＴＦＰＰ的化學(xué)結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２ＣｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰｔＴＦＰＰ圖３快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料的發(fā)射光譜Ｆｉｇ．３ＥｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｏｆｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅＰＳＰ快速響應(yīng)壓敏涂料的響應(yīng)時(shí)間在毫秒甚至微秒量級(jí)，涂料的響應(yīng)時(shí)間決定了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)非定常流場(chǎng)脈動(dòng)壓力的采集頻率。在正式實(shí)驗(yàn)之前，需要通過靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)確定涂料的基底光強(qiáng)、Ｓｔｅｒｎ－Ｖｏｌｍｅｒ關(guān)系系數(shù)、使用穩(wěn)定性、溫度依賴性，通過動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)確定涂料的快速響應(yīng)時(shí)間特性。靜態(tài)標(biāo)定裝置如圖４所示，壓敏涂料樣片放置在壓力腔內(nèi)，腔內(nèi)壓力和溫度由真空泵和低溫循環(huán)機(jī)控制。在不同壓力和溫度條件下，用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)相同的光源照射，用相同的相機(jī)進(jìn)行拍攝得到相應(yīng)的圖像組，對(duì)圖像處理后得到光強(qiáng)－壓力曲線。標(biāo)定的溫度范圍從２５℃～５０℃，壓力范圍從１０ｋＰａ～１００ｋＰａ�；冢校簦裕疲校邪l(fā)光基團(tuán)的壓敏涂料在不同溫度條件的靜態(tài)標(biāo)定曲線如圖５所示。１４????????????????

學(xué)院化學(xué)研究所共同研制，該涂料以穩(wěn)定性較強(qiáng)的ＰｔＴＦＰＰ（化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖２所示）作為發(fā)光基團(tuán)，由聚合物形成多孔性涂層結(jié)構(gòu)，熒光探針分子包含在微孔中，能夠增大空氣接觸面積，使得響應(yīng)擴(kuò)散率增加，從而降低了反應(yīng)時(shí)間。以波長(zhǎng)４００ｎｍ的紫外光為激發(fā)光源，快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料激發(fā)出的熒光發(fā)射波長(zhǎng)約６００ｎｍ～７００ｎｍ，有氧空氣環(huán)境（ａｉｒ）和無氧氮?dú)猸h(huán)境（ｎｉｔｒｏｇｅｎ）下快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料的發(fā)射光中心波長(zhǎng)和發(fā)射光強(qiáng)度如圖３所示。圖２ＰｔＴＦＰＰ的化學(xué)結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２ＣｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰｔＴＦＰＰ圖３快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料的發(fā)射光譜Ｆｉｇ．３ＥｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｏｆｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅＰＳＰ快速響應(yīng)壓敏涂料的響應(yīng)時(shí)間在毫秒甚至微秒量級(jí)，涂料的響應(yīng)時(shí)間決定了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)非定常流場(chǎng)脈動(dòng)壓力的采集頻率。在正式實(shí)驗(yàn)之前，需要通過靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)確定涂料的基底光強(qiáng)、Ｓｔｅｒｎ－Ｖｏｌｍｅｒ關(guān)系系數(shù)、使用穩(wěn)定性、溫度依賴性，通過動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)確定涂料的快速響應(yīng)時(shí)間特性。靜態(tài)標(biāo)定裝置如圖４所示，壓敏涂料樣片放置在壓力腔內(nèi)，腔內(nèi)壓力和溫度由真空泵和低溫循環(huán)機(jī)控制。在不同壓力和溫度條件下，用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)相同的光源照射，用相同的相機(jī)進(jìn)行拍攝得到相應(yīng)的圖像組，對(duì)圖像處理后得到光強(qiáng)－壓力曲線。標(biāo)定的溫度范圍從２５℃～５０℃，壓力范圍從１０ｋＰａ～１００ｋＰａ。基于ＰｔＴＦＰＰ發(fā)光基團(tuán)的壓敏涂料在不同溫度條件的靜態(tài)標(biāo)定曲線如圖５所示。１４???????

【參考文獻(xiàn)】：
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