正文
在風(fēng)洞中測(cè)量氣流參數(shù)和模型氣動(dòng)特性的方法。為了通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)獲得飛行器氣動(dòng)特性的數(shù)據(jù)，既要正確地測(cè)量模型的氣動(dòng)特性，還要正確地測(cè)量風(fēng)洞的氣流參數(shù)。需要測(cè)量的模型的氣動(dòng)特性通常有力和力矩、壓力分布和熱流分布。需要測(cè)量的氣流參數(shù)通常有壓力、溫度、密度、速度等。在一些特殊實(shí)驗(yàn)中還有其他要求測(cè)量的項(xiàng)目。在風(fēng)洞測(cè)量中廣泛使用小型化、高精度的電信號(hào)傳感器，高速數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。非接觸測(cè)量方法因不在流場(chǎng)中插入探測(cè)儀器，對(duì)流場(chǎng)不產(chǎn)生額外干擾，因而得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
壓力測(cè)量方法?
風(fēng)洞測(cè)量壓力最早采用液體壓力計(jì)，如 U形管壓力計(jì)。測(cè)量氣流總壓和靜壓最常用的是皮托管。在超音速氣流中，皮托管前產(chǎn)生正激波，所以只能測(cè)量波后總壓?，F(xiàn)代已廣泛采用壓力傳感器來(lái)測(cè)量壓力。壓力傳感器的種類很多，按變換原理可以分成電阻應(yīng)變式、電容式、電感式、振膜式、固態(tài)壓阻式和壓電式等。在高超音速風(fēng)洞中遇到非常低的壓力時(shí)，多采用振膜式或固態(tài)壓阻式傳感器。壓電傳感器主要用于脈沖式風(fēng)洞或用于測(cè)量瞬態(tài)壓力。測(cè)量多點(diǎn)壓力時(shí)則廣泛使用壓力傳感器和壓力掃描閥組成的測(cè)壓系統(tǒng)或者電子掃描壓力測(cè)量系統(tǒng)。溫度和熱流測(cè)量方法?
對(duì)于高速流動(dòng)的氣流，需要確定氣流的總溫和靜溫。氣流總溫低于2000K時(shí)，可用總溫探針來(lái)測(cè)量總溫，而氣流靜溫一般根據(jù)總溫和馬赫數(shù)來(lái)推算?？倻靥结樀臏y(cè)溫元件在溫度較低時(shí)可用熱敏電阻，溫度較高時(shí)用銅-康銅、鎳鉻-鎳鋁熱電偶。鉑-鉑銠熱電偶可測(cè)高達(dá) 2000K的溫度。物面溫度除用熱電偶測(cè)量外，還可用感溫涂料或相變涂料作為敏感元件，其測(cè)量范圍從室溫到數(shù)百 K，測(cè)量精度稍低，但信息量大。采用紅外照相技術(shù)可以測(cè)量從室溫到 1200K范圍內(nèi)的表面溫度分布，這種方法不會(huì)干擾流場(chǎng)而且信息量大。對(duì)于1200～4000K范圍內(nèi)的氣流溫度和表面溫度，通常采用輻射高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、比色高溫計(jì)等光學(xué)測(cè)量?jī)x器測(cè)量?，F(xiàn)代相干反斯托克斯喇曼光譜技術(shù)(CARS)具有很高的光譜輻射轉(zhuǎn)換率而引起廣泛的注意。低密度風(fēng)洞氣流本身不輻射光譜，因此普遍采用電子束探針來(lái)激發(fā)氣體使之電離而輻射出光譜，再用光譜分析方法求出其振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度。對(duì)于風(fēng)洞傳熱實(shí)驗(yàn)，一般可以采用測(cè)量溫度隨時(shí)間的變化率來(lái)測(cè)量熱流。不同類型的風(fēng)洞往往采用不同型式的量熱計(jì)。常規(guī)高超音速風(fēng)洞常用薄壁量熱計(jì)，電弧風(fēng)洞常用零點(diǎn)量熱計(jì)，激波風(fēng)洞常用薄膜電阻量熱計(jì)。密度測(cè)量方法?
一般采用光學(xué)方法來(lái)測(cè)量氣流的密度。用陰影法、紋影法、干涉法等僅能進(jìn)行密度的定性測(cè)量，而用激光全息照相可以對(duì)風(fēng)洞流場(chǎng)的三維密度分布進(jìn)行定量測(cè)量。全息法是把兩列干擾光波（信號(hào)波和參考波）所形成的干涉圖形用照相方法記錄下來(lái)，事后只要適當(dāng)照明全息照片，就能再現(xiàn)“流場(chǎng)”的光波。全息法記錄的是流場(chǎng)的全部信息（包括相位差、方向差、光程差），所以事后可對(duì)再現(xiàn)的光波進(jìn)行細(xì)致的定量測(cè)量。速度測(cè)量方法?
速度和速度隨時(shí)間的脈動(dòng)是表征風(fēng)洞流場(chǎng)的基本數(shù)據(jù)。在風(fēng)洞中常用的測(cè)速方法是熱線風(fēng)速儀，它借助于放在流場(chǎng)中的小的熱線(通常為直徑1～2微米的鉑絲或鎢絲)或熱膜（通常為厚0.1微米的鉑膜或鎳膜）傳熱的變化來(lái)測(cè)量速度。這種儀器特別適用于研究流場(chǎng)的詳細(xì)情況，既可測(cè)定脈動(dòng)速度，又可測(cè)量平均速度，但它不適用于污濁的氣流和高溫氣流。另一種測(cè)量氣流速度的儀器是激光多普勒測(cè)速計(jì)(LDV),它是根據(jù)光在氣流中的多普勒頻移的量值與氣流速度成正比的原理來(lái)測(cè)量的。在進(jìn)行這種測(cè)量時(shí)，必須利用在氣流中自然存在的或人工加入的散射粒子，粒子的大小和濃度必須限制在一定的范圍之內(nèi)。這種測(cè)量方法的數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，但易于進(jìn)行二維和三維的測(cè)量。力和力矩測(cè)量方法?
作用于模型上的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩通?？梢圆捎蔑L(fēng)洞天平直接測(cè)量和通過(guò)測(cè)量自由飛風(fēng)洞模型的運(yùn)動(dòng)情況來(lái)測(cè)量。自由飛測(cè)力是借助于高速攝影機(jī)記錄模型在風(fēng)洞中自由飛行的運(yùn)動(dòng)軌跡和確定加速度，根據(jù)牛頓第二定律來(lái)計(jì)算氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩。為了使飛行器具有良好的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，還必須知道作用于模型上的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩對(duì)角位移時(shí)間變化率的導(dǎo)數(shù)，即動(dòng)導(dǎo)數(shù)。在風(fēng)洞中，可以通過(guò)自由振動(dòng)或強(qiáng)迫振動(dòng)的天平來(lái)測(cè)量動(dòng)導(dǎo)數(shù)，也可以通過(guò)模型自由飛試驗(yàn)來(lái)反推。表面摩擦測(cè)量方法?
在研究粘性流動(dòng)時(shí)常要求測(cè)量表面剪切應(yīng)力，除間接方法外還可采用摩擦天平直接測(cè)量，摩擦天平常采用差動(dòng)變壓器或應(yīng)變傳感器、熱膜和普瑞斯登管等。參考書目
R.J.Goldstein，F(xiàn)luid Mechanics Measurements，Hemisphere Publ.Co.,Washington,1983.
