熊有德，余涛，薛涛，吴杰

华中科技大学 航空航天学院，武汉 430074

0 引 言

高超声速技术是世界各航空航天大国争相发展的关键技术之一，对国防安全有着重要意义，其发展很大程度上取决于诸多基础学科研究。在空气动力学方面，目前仍然存在许多尚未解决的难题，例如高超声速边界层稳定性与转捩、激波/边界层干扰、真实气体效应、多物理场耦合等。这些难题直接影响到高超声速飞行器气动、控制和热防护的精细化设计。目前开展高超声速空气动力学研究的手段主要包括数值模拟、飞行试验和风洞试验。相比于数值模拟和飞行试验，风洞试验可以采用多种测试手段开展高超声速流场的机理研究，在高超声速空气动力学研究中具有重要意义。但是受限于高超声速风洞高来流速度、高来流总温甚至存在金属氧化物颗粒高速撞击风险的极端环境，高超声速流场的测试技术相对匮乏，一定程度上阻碍了高超声速实验空气动力学的发展。

用于高超声速精细流场测量的手段包括粒子示踪测速法（Particle Image Velocimetry， PIV）、激光多普勒测速法（Laser Doppler Anemometry，LDA）、热线风速仪技术（Hot-wire Anemometry，HWA）、皮托探头（Pitot probe）测量、瑞利散射技术（Rayleigh Scattering，RB）、飞秒激光电子激发标记测速法（Femtosecond Laser Electronic Excitation Tagging，

FLEET）、聚焦激光差分干涉法（Focused Laser Differential Interferometry，FLDI）等。其中粒子示踪测速法、多普勒测速法、热线风速仪技术、皮托探头测量均有较长的发展历史，在高超声速流动中已得到了广泛应用。粒子示踪测速法和多普勒测速法均需要在流动中引入示踪粒子，在高超局部复杂流动区域存在粒子跟随性问题。……