2022 年 3 月

第 43 卷 第 3 期

Mar. 2022

Vol.43 No.3

推 进 技 术

JOURNA L O F PRO PU L S ION TECHNO LOGY

200934-1

原子层热电堆热流传感器在激波风洞试验中的应用 *

段金鑫 1，2

，李 强 3

，杨 凯 2

，朱 涛 2

，朱新新 2

，王 辉 2

（1. 南京航空航天大学 航空学院，江苏 南京 210016；

2. 中国空气动力研究与发展中心 超高速空气动力研究所，四川 绵阳 621000；

3. 中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所，四川 绵阳 621000）

摘 要：高超声速边界层转捩及激波-边界层干扰等基础气动问题的风洞试验中，高频脉动热流是

一重要测试量。为了验证自研的原子层热电堆热流传感器在实际风洞试验环境中的性能，利用尖锥模型

在 Φ2m 激波风洞 （FD-14A） 内开展来流马赫数 10、单位雷诺数 4.7×106

/m 等流场条件下的风洞试验，

并与高频脉动压力传感器对比，热流测试结果反映出以150kHz为主、具有一定频率带宽的高频脉动热

流分量从无到有的全过程，且高频分量相对强度较高；借助标定实验获得原子层热电堆热流传感器的灵

敏度系数，通过与薄膜热电阻热流传感器对比以及重复车次中自对比验证了其用于平均热流测试的静态

性能，在此试验条件下测试平均热流为7.92kW/m2

，重复试验车次中测试平均热流为8.32kW/m2

，重复

性良好。由此，原子层热电堆热流传感器的动/静态性能都说明其在激波风洞试验中具有较好的应用

潜力。

关键词：激波风洞；高频脉动；原子层热电堆；热流；时频分析；标定

中图分类号：V211.74 文献标识码：A 文章编号：1001-4055（2022）03-200934-08

DOI：10.13675/j.cnki. tjjs. 200934

Atomic Layer Thermopile Heat-Flux Sensor and

Its Application in Shock Tunnel Tests

DUAN Jin-xin1，2

，LI Qiang3

，YANG Kai2

，ZHU Tao2

，ZHU Xin-xin2

，WANG Hui2

（1. College of Aerospace Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China；

2. Hypervelocity Aerodynamics Institute，China Aerodynamics Research and Development Center，Mianyang 621000，China；

3. Computational Aerodynamics Institute，China Aerodynamics Research and Development Center，Mianyang 621000，China）

Abstract：High-frequency fluctuation heat flux is important in shock tunnel tests for experimentally investi⁃

gating hypersonic boundary layer transition and shock wave/boundary layer interaction. A cone model is applied

to test self-innovated atomic layer thermopile（ALTP）heat-flux sensors in an experimental condition of 10 nomi⁃

nal Mach number and the unit Reynolds number 4.7×106

/m in the Φ2m shock tunnel（FD-14A）. Compared with

high-frequency fluctuation pressure sensors，its dynamic property of the self-innovated ALTP heat-flux sensors

is confirmed，and the testing result shows that the high-frequency component of about 150kHz develops from

nothing，while its static property for measuring average heat flux is confirmed by comparing with the thin-film

heat-flux sensors with the aid of sensor’s calibration data，and the average heat flux is about 7.92kW/m2 with the

* 收稿日期：2020-11-24；修订日期：2021-05-31。

基金项目：国家重点研发计划（2019YFA0405300）；国家自然科学基金（11902330）。

作者简介：段金鑫，博士生，研究领域为高超声速气动热测试技术。

通讯作者：杨 凯，博士，副研究员，研究领域为高超声速气动力/热测试技术。

引用格式：段金鑫，李 强，杨 凯，等. 原子层热电堆热流传感器在激波风洞试验中的应用［J］. 推进技术，2022，43（3）：

200934. （DUAN Jin-xin，LI Qiang，YANG Kai，et al. Atomic Layer Thermopile Heat-Flux Sensor and Its

Application in Shock Tunnel Tests［J］. Journal of Propulsion Technology，2022，43（3）：200934.）

第 43 卷 第 3 期 推 进 技 术 2022 年

200934-2

average heat flux being about 8.32kW/m2 in the repeated shock tunnel test. Hence the self-innovated ALTP sen⁃

sors show the potential application in the aerothermal tests conducted in shock tunnels.

Key words：Shock tunnel；High-frequency fluctuation；Atomic layer thermopile；Heat flux；Time-fre⁃

quency analysis；Calibration

1 引 言

高 超 声 速 飞 行 器 在 邻 近 空 间 和 大 气 层 内 长 时

间、高速飞行时，飞行器面临着严峻的气动力、气动

热问题。特别地，当高超声速边界层由层流转变为

湍流后，壁面热流和摩擦力都会急剧增加，加剧飞

行器所面临的气动力/热环境［1］。作为与湍流问题

一起被称为“世纪难题”［2］的边界层转捩，是经典力

学遗留的少数基础科学问题之一。结合当前高超

声速边界层转捩的理论研究，来流扰动的演化和发

展被认为是边界层转捩机理的核心［3］。相应地，风

洞 试 验 研 究 也 越 来 越 关 注 高 频 脉 动 量 的 测 试 与

分析。

目前，风洞试验中常用的高频脉动测试手段主

要是利用以 PCB132 为主的高频脉动压力传感器获

得高频压力脉动信号［4-6］

，但是上述高频脉动压力传

感 器 1MHz 左 右 的 固 有 频 率 限 制 其 只 能 有 效 测 试

500kHz 以下的高频脉动压力信号；热线风速仪常应

用 于 低 速 或 高 速 风 洞 试 验 中 获 取 中 低 频 速 度 脉

动［7-8］

，在高超声速风洞试验中要想获得更高频的速

度脉动信号就需使得热线更细，而更细的热线在高

超声速风洞试验中更容易折断失效；基于非接触式

光学测量手段发展的聚焦激光差分干涉仪主要用来

捕捉高频密度脉动［9-11］

。显然，聚焦激光差分干涉仪

对测试光路及测试设备布置空间要求比较高，且单

次试验只能完成单点位置上的测试，往往需要结合

流体计算或多次试验以确定值得关注的测试位置；

高频热流脉动［12-14］

的测试主要是利用原子层热电堆

（ALTP）热流传感器［15-17］。国外利用 ALTP 热流传感

器开展高超声速边界层转捩的部分风洞试验概况如

表 1 所示，其中 p0，T0，Re 和 AOA 分别表示来流总压、

总 温 、单 位 雷 诺 数 和 模 型 攻 角 。 可 见 ，国 外 利 用

ALTP 热流传感器在静音风洞等高超声速风洞中做

了大量的高超声速边界层转捩［12-14，18］

、激波-边界层

干扰［19］等基础气动问题的风洞试验研究，同时试图

从多种高频脉动量测试结果的综合分析中获取对高

超声速边界层转捩以及激波-边界层干扰等问题的

更深入的认知。国内在缺乏 ALTP 热流传感器的情

况下，尝试过利用薄膜铂电阻热流传感器［20］

（以下简

称薄膜热流计）进行高频热流脉动测试［21］

。但是，基

于半无限大体假设的薄膜热流计在将温升信号转换

成热流时，算法会放大噪声干扰［22］，影响高频热流

信号的判读，而且在激波风洞试验中薄膜热流计往

往是用作平均热流测试。ALTP 热流传感器的输出

与被测热流之间呈正比关系，即 ALTP 热流传感器测

试结果是一次数据。因此，国内对此传感器有较强

的使用需求。同时，作为高超声速地面模拟设备中

的重要组成部分，激波风洞是研究高超声速气动热

相关问题的重要设备。ALTP 热流传感器以其较高的

频响特性，又可用于平均热流测试，非常符合这类脉

Table 1 Basic information on hypersonic boundary layer transition tests using ALTP heat-flux sensors

Wind tunnel

T-326 hypersonic

wind tunnel

BAM6QT

Langley 20-inch

Mach 6 air tunnel

T-326 hypersonic

wind tunnel

Flow conditions

Ma∞=5.95

T0=400K

p（0 kPa）：980，690，1430

Ma∞=6

Re（106

/m）：4.29，5.05，

5.26，6.43，6.94

Ma∞=6

Re（106

/m）：3.5～16.4

Ma∞=5.95

T0=400K

Re（106

/m）：6.4～20.84

p（0 kPa）：536.6～1863.9

Experimental model

5° half-angle cone，

AOA=0°

7° half-angle cone，

AOA=0°

Flat plate（71.12cm length by

27.94cm width） with a lead⁃

ing edge of a 15° wedge angle

7° half-angle cone，

AOA=0°

Results with ALTP sensors

Frequency of first mode：about 240kHz；

Frequency of second mode：about 500kHz

Frequency of second mode is in the range of

180～220kHz，and there is a declining trend

in the flow direction

Frequency of second mode is about

100kHz，being linearly dependent on ue/2δ

with the edge velocity ue and the thickness of

boundary layer δ

Frequency of second mode is in the range of

220～370kHz

Reference

［12］

［13］

［14］

［18］

第 43 卷 第 3 期 原子层热电堆热流传感器在激波风洞试验中的应用 2022 年

200934-3

冲型风洞对热流测试的需求。因此，有必要以实际

风 洞 试 验 环 境 验 证 所 研 制 的 ALTP 热 流 传 感 器 的

性能。

本文利用自研的 ALTP 热流传感器，在 Φ2m 激波

风洞（FD-14A）开展来流马赫数 10、单位雷诺数 4.7×

106

/m 等条件下的半锥角 7°尖锥模型试验，通过与高

频脉动压力传感器和薄膜热流计对比，获得所研制

的 ALTP 热流传感器在实际风洞试验环境下的传感

器动态及静态性能，同时基于获得的高频脉动热流

试 验 数 据 分 析 结 果 来 反 映 设 定 流 场 条 件 下 流 动

特征。

2 ALTP热流传感器简介

从测热原理上看，ALTP 热流传感器是一类基于

温度梯度的热阻式热流传感器。与 HFM 热流传感

器［23］

不同的是，ALTP 热流传感器的敏感元件钇钡铜

氧化物（YBa2Cu3O7-δ，简记 YBCO）薄膜既是热阻层，

又是温度梯度场下电压信号产生元件。由此，相较

于 HFM 热流传感器，ALTP 热流传 感 器 敏 感 元 件 能

做到只有几百纳米。对于这一类热阻式热流传感

器 ，百 纳 米 级 厚 度 的 热 阻 层 才 能 保 证 传 感 器 的 响

应时间在 μs 量级，即传感器的频 响 能达到 MHz 水

平 。 关 于 ALTP 热 流 传 感 器 更 为 详 细 的 阐 述 见 文

献［17，24］。 本文中所述自研 ALTP 热流传感器外

径 Φ8mm、YBCO 薄膜有效尺寸为 3mm×1mm，如图 1

所示。

3 ALTP热流传感器性能验证

风洞试验模型是一半锥角 7°尖锥模型，零度攻

角，如图 2 所示。试验模型上安装了 4 支 ALTP 热流

传感器，同圆周相邻位置分别布置了 2 支 PCB 高频脉

动压力传感器以及 2 支薄膜热流计。其它 PCB 高频

脉 动 压 力 传 感 器 及 薄 膜 热 流 计 安 装 位 置 见 文 献

［25］。激波风洞试验的来流名义马赫数为 10，单位

雷诺数为 4.7×106

/m。ALTP 热流传感器以及薄膜热

流计的采样频率都设置为 1MHz，PCB 高频脉动压力

传感器的采样频率为 5MHz，无滤波。由于 ALTP 热

流传感器比较大，为了避免传感器大幅干扰试验模

型的曲面外形，ALTP 热流传感器安装在试验模型尾

段；同时在上述流场参数条件下能保证 ALTP 热流传

感器处于层流边界层区［4］

，由此可实现捕捉到特征高

频脉动热流的目标。

在上述试验条件下，ALTP-1 热流传感器测试到

的试验原始数据如图 3 所示。从图 3 中可以清晰地

看出，15.04ms 时气流到达 ALTP-1 热流传感器处，传

感器响应非常陡峭且光滑，说明传感器响应时间足

够短；通过与流场总压的对比可知，在 16.64～22.0ms

稳定流场建立的时间段内，ALTP 热流传感器的输出

有明显平台段，一方面符合热阻式热流传感器在恒

定热流输入条件下的输出特点，另一方面说明了 FD14A 激波风洞流场的稳定性。值得说明的是，其它三

支 ALTP 热流传感器的输出形式与图 3 中 ALTP-1 热

流传感器的输出形式是一致的。由此，在激波风洞

的试验时间内 ALTP 热流传感器不存在明显的热迟

滞、温度效应等，能较好地捕捉到流场从发生、建立

到充分发展的全过程。

Fig. 2 Experimental model

Fig. 1 Self-innovated ALTP heat-flux sensors

Fig. 3 Original experiment data

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3.1 传感器动态特性

虽 然 ALTP 热 流 传感器测试的是热流，但是由

于其敏感元件在百纳米量级，又激波风洞试验时间

短，温度累积不明显。由此，可认为敏感元件背面温

度几乎保持不变。所以 ，ALTP 热 流 传 感 器 测 试 到

的与热流直接相关的试验数据在一定程度上反映

了敏感元件外表面温度变化历程。因此，鉴于压力

与温度之间存在的相关关系，可以利用与高频脉动

压力测试信号的比较来反映 ALTP 热流传感器的动

态性能。

图 2 中所标注位置的 PCB 高频脉动压力传感器

测试到信号的时频分布如图 4（a）所示。与其同圆

周 的 ALTP-1 热 流 传 感 器 测 试 到 信 号 的 时 频 分 布

如 图 4（b）所 示 ，两 者 都 是 截 取 从 流 场 建 立（大 致

16.6ms）到流场充分发展后（大致 25.1ms）之间的时间

段。从图 4（a），（b）可清晰的看出，高频脉动压力和

热流测试信号在 100～200kHz 都存在明显的高频分

量。而且，从图 3 中可知 19.5ms 之后 ALTP-1 热流传

感器时域输出在一均值附近的波动性显著增强，与

图 4（b）中 150kHz 附近高频分量的起始时间相吻合，

说明 ALTP 热流传感器能较好地 捕 捉 到 高 频 脉 动 热

流 信 号 ，且 捕 捉 到 的 高 频 脉 动 热 流 分 量 从 无 到 有

的 全 过 程 反 映 出 其 是 物 理 真 实 的 。 值 得 说 明 的

是，激波风洞试验总共进行了 8 个车次。试验完成

后 ，ALTP 热 流 传 感 器 无 明 显 损 伤 ，说 明 所 研 制 的

ALTP 热流传感器具备一定的抗流场冲刷特性。多数

文献中采用功率谱密度反映高频脉动量，有时甚至

为了追求功率谱密度曲线的光滑，采用较小量的试

验数据进行分析，这样往往容易掩盖信号中的细节

分量。从图 4 中还可以看出，高频脉动热流相对较

强、细节丰富，因此时频谱图是高频脉动信号分析的

一种较好选择。

利用不同位置 ALTP 热流传感器的测试数据之

间的互相关分析，结合传感器安装位置的已知信息，

可以获得与热流相关的扰动传播速度。其中，同一

子午线上前后分别安装的 ALTP-1 和 ALTP-3 热流传

感器测试数据之间的互相关系数如图 5 所示，互相关

系数定义为

( x 1 × x 2 ) (n ) =∑-∞

+∞

x 1 (m ) x 2 (n + m ) （1）

式中 x 1 和 x 2 是两组不同试验测试数据，m 和 n 对

应离散数据点数，结合离散试验数据的采样频率可

将 m 和 n 转换成时间。

从式（1）可知，图 5 中横坐标的时间是相对的，正

的相对时间表示相关量出现是滞后的，亦即正的相对

时间对应于式（1）中 m 取正数。从图 5 可知，ALTP-1

和 ALTP-3 热流传感器测试到信号的高频分量之间

存在 0.062ms 的时间差，又上述两支 ALTP 热流传感

器之间的安装位置距离差为 80mm。由此，可获得扰

动传播速度为 1221.4m/s。实际上，流场建立后，在这

个试验参数下自由来流速度大致为 1445m/s，亦即扰

动传播速度约是自由来流速度的 85% 稍弱。值得说

明 的 是 ，上 述 互 相 关 分 析 截 取 的 时 间 段 都 是 19.5~

21.5ms，且对信号做了 50~250kHz 的数字带通滤波。

Fig. 4 Time-frequency spectrum of high-frequency

fluctuation

Fig. 5 Cross-correlation coefficient

第 43 卷 第 3 期 原子层热电堆热流传感器在激波风洞试验中的应用 2022 年

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3.2 传感器静态特性

与薄膜热流计类似，ALTP 热流传感器需要标定

才能确定其灵敏度系数，不同的是薄膜热流计标定

主要是为了确定其基体的热物性参数以及铂薄膜的

电阻与温度之间的关系式。这里，利用可溯源至室

温电标定辐射计的热流传感器标定设备对完成风

洞试验后的 ALTP 热流传感器进行静态标定。静态

标定采用的是对比标定方式［24］，标定原理如式（2）

所示。

ks = kGUs

αUG

（2）

式中 ks 是待标定传感器的灵敏度系数，μV/（kW/

m2

）；kG 是用作标准传感器的水冷 Gardon 计的相对灵

敏度系数，μV/（kW/m2

）；UG 是水冷 Gardon 计在某一

标定热流下的电压输出，μV；Us 是待标定热流传感器

在同一标定热流下的电压输出，μV。

本文所用标定设备使用的是宽光谱强光源，传

感器标定前需在其表面喷涂一层涂层以确保传感

器感应面在这一宽光谱条件下具有稳定且较高的

吸 收 率 α。 标 定 设 备 及 标 定 过 程 的 详 情 可 参 考 文

献［26］。

利用最小二乘法拟合获得 ALTP-1 热流传感器

的静态标定结果，如图 6 所示。从图 6 可知：ALTP-1

热流传感器线性度为±1.02%，线性度良好；线性拟合

标定数据得到的灵敏度系数为 7.12μV/（kW/m2

），略

高于国外同类型、敏感薄膜同尺寸、传感器大小同尺

寸的原子层热电堆热流传感器的灵敏度系数 6.9μV/

（kW/m2

）［17］

。

根据薄膜热流计的测试原理以及其在激波风洞

试验中的使用方法，本文中截取如图 3 所示 18.0～

20.0ms 时间段内、与 ALTP-1 热流传感器同圆周的薄

膜热流计的测试数据，通过热电模拟网络获得此薄膜

热流计在这段时间内测试到的平均热流为 8.64kW/m2

。

相应地，截取同一时间段内 ALTP-1 热流传感器的测

试数据计算得到这段时间内其测试到的平均热流为

7.92kW/m2

，略低于薄膜热流计的测试值，两者相差为

（8.64-7.92）/8.64=8.33%<10%，测试值相对差异在正

常范围内。同样地，ALTP-4 热流传感器在这段时间

内的平均热流为 8.29kW/m2

，与其同圆周的薄膜热流

计 测 试 到 的 平 均 热 流 是 7.35kW/m2

，两 者 相 差 为

（8.29-7.35）/8.29=11.3%，略大于 10%。由此，就目前

结果看，ALTP 热流传感器能用于激波风洞试验中测

试平均热流。

3.3 传感器动/静态重复性

为了验证 ALTP 热流传感器动/静态性能的重复

性，在相同流场参数条件下重复了一车次激波风洞

试验。如图 7 所示，相同参数设置条件下的两次激波

风 洞 试 验 中 ALTP 热 流 传 感 器 都 能 较 好 地 捕 捉 到

150kHz 左右的高频脉动热流。同样地，ALTP 热流传

感器测试到的高频热流脉动主要频率与 PCB 高频脉

动压力传感器测试结果接近。

在这一重复车次试验中，与 ALTP-1 热流传感器

同周向的薄膜热流计损坏，未获得可与 ALTP-1 热流

传感器进行横向对比的平均热流测试数据。截取重

复 车 次 试 验 18.0～21.0ms 时 间 段 内 试 验 数 据 获 得

ALTP-1 热流传感器测得的平均热流为 8.32kW/m2

，

与上一车次中 ALTP-1 热流传感器测得的平均热流

7.92kW/m2

相比，两者之间相差在 5% 以内。同样地，

ALTP-4 热 流 传 感 器 在 这 段 时 间 内 的 平 均 热 流 为

8.63kW/m2

，与其同圆周的薄膜热流计测试到的平均

热流是 9.45kW/m2

，ALTP-4 与同圆周的薄膜热流计

测试值之间的差异小于 9%，ALTP-4 在两次重复性风

洞车次中自对比差异小于 4%。由此，再次说明 ALTP

热流传感器可用于激波风洞试验平均热流测试。综

上，自研的 ALTP 热流传感器具有较好的动/静态重复

特性。

需要说明的是，主要分析了 ALTP-1 热流传感器

Fig. 7 Power spectrum density of high-frequency

fluctuation heat flux and pressure

Fig. 6 Static calibration result of ALTP-1 heat-flux sensor

第 43 卷 第 3 期 推 进 技 术 2022 年

200934-6

的测试结果的原因是在完成风洞试验后，对传感器

进行静态标定实验时，发现另外三支传感器的输出

异常：ALTP-2 和 ALTP-4 热流传感器的输出线性度

差，ALTP-3 热流传感器的输出完全异常。原因很有

可能是风洞试验后传感器长时间暴露于空气中，YB⁃

CO 薄膜潮解造成性能下降甚至失去功能。事实上，

除 ALTP-1 外的其它 3 支 ALTP 热流传感器在两次风

洞试验中的输出都与图 3 中 ALTP-1 输出形式相同，

亦即传感器失效发生在风洞试验后。例如，在重复

性车次中，ALTP-3 热流传感器也能较好地捕捉到高

频脉动热流信号，如图 8 所示。从图 8 中同样可以清

晰地看到以 150kHz 为主、具有一定频率带宽的高频

热流分量。

应该注意到的是，能用于高频脉动热流测试是

ALTP 热流传感器的主要特征。由此，如图 9 所示，通

过比较同一车次中、流向上不同安装位置 ALTP 热流

传感器测试到信号的特征频率可知：150kHz 左右的

高频脉动热流分量随着流场的发展有频率减小的

趋势。

4 边界层转捩试验应用

通过与 PCB 高频脉动压力传感器、薄膜热流计

对比以及重复车次试验中的自对比，较为充分地验

证了所研制的 ALTP 热流传感器能较好捕捉到高频

脉动热流信号，且用于平均热流测试时有较高的重

复性。在此基础上，除单位雷诺数设置为 1.2×107

/m

外，其它包括模型以及模型攻角等试验参数不变的

情况下开展了一次激波风洞试验。在此试验条件

下，ALTP-1 和 ALTP-4 热流传感器的输出如图 10 所

示。从图 10 可知：两支 ALTP 热流传感器测试到的平

均热流都有一个跃变，跃变后的平均热流大致是跃

变前的 3 倍多，符合层流到湍流转变后平均热流的变

化规律，结合文献［4，25］可知在此试验条件下 ALTP

热流传感器从时间上经历了从层流到湍流变化的全

过程。由此，时频谱能较好地反映这一变化过程中

高频分量的时间历程。相应地，ALTP-1 和 ALTP-3

热 流 传 感 器 在 15.64~20.0ms 时 间 段 内 的 时 频 谱 如

图 11 所示。从图 11 中可知，随着时间的推进，流动

状态从层流（18ms 以前）到湍流（19ms 以后）的转变

过程中，150kHz 左右的高频脉动热流分量出现，并

伴随着频率的升高，高频脉动热流分量有增强的趋

势，直至完全发展成湍流时，频率升高至 200kHz 左

右的高频脉动热流分量消失，同时低于 50kHz 的低

频脉动热流信号出现，在流态转变过程中高频热流

分量与低频分量之间无明显的此消彼长的相互影

响过程。

Fig. 9 Characteristic frequencies of ALTP sensors’signals in the flow direction

Fig. 8 Time-frequency spectrum of high-frequency

fluctuation heat flux measured by ALTP-3 in the repeated

experiment

第 43 卷 第 3 期 原子层热电堆热流传感器在激波风洞试验中的应用 2022 年

200934-7

5 结 论

通过本文研究，得到如下结论：

（1）在本文所述层流流场条件下的激波风洞试

验中，所研制的 ALTP 热流传感器采集到的试验数据

时频图清晰地显示了以 150kHz 为主的、具有一定频

率带宽的高频热流信号从无到有的全过程，且相对

强度较高，亦即研制的 ALTP 热流传感器能较好捕捉

到高频脉动热流信号，且物理真实的高频脉动热流

反映出了流动状态的变化过程。与高频脉动热流相

关 的 扰 动 传 播 速 度 为 1.22km/s，约 是 来 流 速 度 的

85%。

（2）所研制的 ALTP 热流传感器具备一定的抗流

场冲刷能力，能较好地捕捉到流动发展的全过程，同

时能用于平均热流测试且重复性较好：试验参数相

同的条件下两次激波风洞中 ALTP-1 测得的平均热

流分别为 7.92kW/m2 和 8.32kW/m2

，两者之间差异在

5% 以内；ALTP-4 测得的平均热流分别为 8.29kW/m2

和 8.63kW/m2

，两者之间差异不到 4%。

（3）在本文所述湍流流场条件下的激波风洞试

验中，层流到湍流的转变过程中高频脉动热流分量

频率有逐渐升高的趋势，在完全发展为湍流时，伴随

着高频脉动热流分量的消失，低频脉动热流分量出

现，但两者之间无明显的此消彼长的相互影响过程。

致 谢：感谢国家重点研发计划和国家自然科学基金的

资助，感谢超高速空气动力研究所的胡守超副研究员在

薄膜热流计试验数据判读及热流计算中给予的帮助。

参考文献

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（编辑：朱立影）