Experimental study on leak detection of cooling water in arc heater based on emission spectroscopy

Abstract

电弧加热器是飞行器热防护系统地面考核试验的首选设备。电弧加热器在运行时,由于其电极工作在高温环境,普遍采用高压水进行冷却,试验中存在着由于电极烧穿漏水导致加热器严重烧损的风险。由于高温气流的恶劣环境,目前尚无有效监测手段。本文作者建立一套以氢原子Halpha( 656. 28nm)和氧原子( 777. 19nm)发射谱线作为目标谱线的发射光谱监测系统,通过分析电弧加热器故障条件和正常运行下高温流场中的发射光谱特性,诊断某高焓电弧加热器因烧蚀出现的电极漏水故障,并在考虑温度误差的前提下对该光谱测量系统测量灵敏度进行评估,获得了A、B 两种试验状态下的漏水探测极限: A 状态下约为1. 85 ~ 0. 94g /s; B 状态下,2. 12 ~ 0. 98g /s。试验结果表明,发射光谱应用于电弧加热器漏水故障诊断是切实可行的