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

【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壓敏涂料測量基本原理示意圖Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＰＳＰｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

同研制，該涂料以穩(wěn)定性較強的ＰｔＴＦＰＰ（化學結(jié)構(gòu)如圖２所示）作為發(fā)光基團，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)擴散率增加，從而降低了反應(yīng)時間。以波長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)射波長約６００ｎｍ～７００ｎｍ，有氧空氣環(huán)境（ａｉｒ）和無氧氮氣環(huán)境（ｎｉｔｒｏｇｅｎ）下快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料的發(fā)射光中心波長和發(fā)射光強度如圖３所示。圖２ＰｔＴＦＰＰ的化學結(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)時間在毫秒甚至微秒量級，涂料的響應(yīng)時間決定了風洞實驗時非定常流場脈動壓力的采集頻率。在正式實驗之前，需要通過靜態(tài)標定實驗確定涂料的基底光強、Ｓｔｅｒｎ－Ｖｏｌｍｅｒ關(guān)系系數(shù)、使用穩(wěn)定性、溫度依賴性，通過動態(tài)標定實驗確定涂料的快速響應(yīng)時間特性。靜態(tài)標定裝置如圖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)機控制。在不同壓力和溫度條件下，用風洞實驗相同的光源照射，用相同的相機進行拍攝得到相應(yīng)的圖像組，對圖像處理后得到光強－壓力曲線。標定的溫度范圍從２５℃～５０℃，壓力范圍從１０ｋＰａ～１００ｋＰａ�；冢校簦裕疲校邪l(fā)光基團的壓敏涂料在不同溫度條件的靜態(tài)標定曲線如圖５所示。１４????????????????

學院化學研究所共同研制，該涂料以穩(wěn)定性較強的ＰｔＴＦＰＰ（化學結(jié)構(gòu)如圖２所示）作為發(fā)光基團，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)擴散率增加，從而降低了反應(yīng)時間。以波長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)射波長約６００ｎｍ～７００ｎｍ，有氧空氣環(huán)境（ａｉｒ）和無氧氮氣環(huán)境（ｎｉｔｒｏｇｅｎ）下快速響應(yīng)ＰＳＰ涂料的發(fā)射光中心波長和發(fā)射光強度如圖３所示。圖２ＰｔＴＦＰＰ的化學結(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)時間在毫秒甚至微秒量級，涂料的響應(yīng)時間決定了風洞實驗時非定常流場脈動壓力的采集頻率。在正式實驗之前，需要通過靜態(tài)標定實驗確定涂料的基底光強、Ｓｔｅｒｎ－Ｖｏｌｍｅｒ關(guān)系系數(shù)、使用穩(wěn)定性、溫度依賴性，通過動態(tài)標定實驗確定涂料的快速響應(yīng)時間特性。靜態(tài)標定裝置如圖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)機控制。在不同壓力和溫度條件下，用風洞實驗相同的光源照射，用相同的相機進行拍攝得到相應(yīng)的圖像組，對圖像處理后得到光強－壓力曲線。標定的溫度范圍從２５℃～５０℃，壓力范圍從１０ｋＰａ～１００ｋＰａ�；冢校簦裕疲校邪l(fā)光基團的壓敏涂料在不同溫度條件的靜態(tài)標定曲線如圖５所示。１４???????

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3229107