本发明专利技术提供了高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，包括石英灯辐射阵列、支撑调节杆、滑动机构、固定机构、热流检测装置和PLC控制系统；所述石英灯辐射阵列分别设置在所述热流检测装置的两侧，并且通过所述支撑调节杆与所述滑动机构连接；所述滑动机构设置在所述固定机构上；所述热流检测装置固定在试验件上；所述PLC控制系统与所述滑动机构以及所述热流检测装置电连接。本发明专利技术为高速飞行器结构和构件在热环境和热载荷作用下进行应力、应变、振动、疲劳、防隔热和烧蚀等热强度试验提供有效的气动热环境模拟装置。
【技术实现步骤摘要】
高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置
本专利技术涉及高速飞行器结构热环境试验
，尤其是涉及一种高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置。
技术介绍
高速飞行器能够实现全球远距离快速到达，实施有效的高空高速突防，完成快速精确打击，具有极其重要的军事应用价值，已成为世界军事研究热点。随着高速飞行器设计飞行马赫数的不断提高，飞行器结构面临的气动加热效应也越来越明显，例如，当飞行器以马赫数为3作超低空飞行时，其翼前缘驻点温度即可达到500℃以上。当飞行器马赫数接近4时，表面温度可达700℃。以6个马赫数飞行的高超声速飞行器，其前端天线罩锥部的瞬时热流密度可高达1.2MW/m2，驻点温度将超过1200℃。针对飞行器不同部位面临的差异性高温服役环境，需要采用不同的热防护材料对飞行器结构进行热防护。除面临恶劣的高温环境外，高速飞行器同时承受着复杂的力学载荷，例如，当飞行器速度达到7马赫时，其表面最大压力可能会超过3MPa，另外气动加热产生的高温会使材料的弹性模量、刚度等力学性能发生明显变化，同时温度的不均匀分布使结构中出现很大的温度梯度，在结构内部产生热应力。这将引起机翼结构的固有频率和模态振型等振动特性的改变，这会对飞行器的气动特性、控制特性产生很大的影响。因此，研究热环境和力学环境下结构的热强度试验对于高速飞行器的安全可靠性设计至关重要。石英灯辐射加热器由于其热惯性小、电控性能优良、发热功率大、体积小和运营成本低等优点，使得辐射式气动热环境模拟试验技术为高速飞行器热强度研究提供了一种非常重要的试验方法。现有的石英灯辐射加热设备，其结构比较单一和固定，对于辐射阵列之间及与试验件之间距离无法随意调节，往往需要重新设计连接组件才可实现；对于试验件表面非均匀热流密度的实现比较困难，同样面临上述问题；此外，对于石英灯辐射加热试验装置所提供热环境的均匀性没有量化标准。上述不足，大大限制了其在高速飞行器热强度试验过程中的应用。
技术实现思路
为了克服现有石英灯辐射加热装置的不足，提供了一种高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置。该装置为高速飞行器结构和构件在热环境和热载荷作用下进行应力、应变、振动、疲劳、防隔热和烧蚀等热强度试验提供有效的气动热环境模拟条件。本专利技术提供一种高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，包括：石英灯辐射阵列、支撑调节杆、滑动机构、固定机构、热流检测装置和PLC控制系统；所述石英灯辐射阵列分别设置在所述热流检测装置的两侧，并且通过所述支撑调节杆与所述滑动机构连接；所述滑动机构设置在所述固定机构上；所述热流检测装置固定在试验件上；所述PLC控制系统与所述滑动机构以及所述热流检测装置电连接。优选地，还包括激光测距仪，所述激光测距仪设置在所述滑动机构上；所述PLC控制系统与所述激光测距仪电连接。优选地，所述石英灯辐射阵列包括：辐射增强隔热板和电极；所述电极通过支架与所述辐射增强隔热板连接；所述电极上分别设置有电极进水口和电极出水口；所述电极与所述滑动机构通过所述支撑调节杆连接。优选地，所述支架的横截面呈U型。优选地，所述滑动机构包括：滑块、步进电机、丝杆和滑轨；所述滑块一端与所述支撑调节杆连接，另一端与所述滑轨连接；所述步进电机通过带动所述丝杆实现所述滑块的上升和下降；所述丝杆与所述固定机构连接；所述激光测距仪设置在所述滑块上；所述步进电机与所述PLC控制系统电连接。优选地，所述固定机构包括：固定座、固定板和支座；所述固定座设置于所述丝杆一端，用于固定所述丝杆；所述固定座、所述步进电机和所述滑轨均通过螺栓固定在所述固定板上；所述固定板通过螺栓固定在所述支座上。优选地，所述固定板包括：两块横板和一块竖板；两块所述横板分别垂直固定在所述竖板的两端；所述滑轨通过螺栓固定在所述竖板上；所述步进电机通过螺栓固定在所述横板上；两块所述横板通过螺栓固定在所述支座上。优选地，所述热流检测装置包括：塞式平板热流探头和高度调节螺栓；所述塞式平板热流探头有两个，分别位于测试件的两侧；两个所述塞式平板热流探头通过高度调节螺栓连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过热流检测装置测试石英灯辐射阵列热流密度，与目标热流曲线进行对比，利用PLC控制系统控制滑动机构实现石英灯辐射阵列单侧或者整体高度的调节，通过调节石英灯辐射阵列与热流检测装置的距离和角度，再结合电流的调节两种方式实现热流密度大小及均匀度的实时调控。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例热流密度可调石英灯辐射装置结构示意图；图2为本专利技术实施例热流密度可调石英灯辐射装置局部示意图。附图标记说明：1：辐射增强隔热板；2：支撑调节杆；3：双T型固定板；4：步进电机；5：丝杆；6：滑块；7：固定座；8：滑轨；9：电极进水口；10：电极；11：电极出水口；12：高度调节螺栓；13：塞式平板热流探头；14：激光测距仪；15：支架；16：支座。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1和图2所示，本专利技术提供了一种高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，包括：石英灯辐射阵列、支撑调节杆2、滑动机构、固定机构、热流检测装置和PLC控制系统。两组石英灯辐射阵列分别设置在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，其特征在于，包括：石英灯辐射阵列、支撑调节杆(2)、滑动机构、固定机构、热流检测装置和PLC控制系统；所述石英灯辐射阵列分别设置在所述热流检测装置的两侧，并且通过所述支撑调节杆(2)与所述滑动机构连接；所述滑动机构设置在所述固定机构上；所述热流检测装置固定在试验件上；所述PLC控制系统与所述滑动机构以及所述热流检测装置电连接。/n
【技术特征摘要】
1.高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，其特征在于，包括：石英灯辐射阵列、支撑调节杆(2)、滑动机构、固定机构、热流检测装置和PLC控制系统；所述石英灯辐射阵列分别设置在所述热流检测装置的两侧，并且通过所述支撑调节杆(2)与所述滑动机构连接；所述滑动机构设置在所述固定机构上；所述热流检测装置固定在试验件上；所述PLC控制系统与所述滑动机构以及所述热流检测装置电连接。
2.根据权利要求1所述的高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，其特征在于，还包括激光测距仪(14)，所述激光测距仪(14)设置在所述滑动机构上；所述PLC控制系统与所述激光测距仪(14)电连接。
3.根据权利要求2所述的高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，其特征在于，所述石英灯辐射阵列包括：辐射增强隔热板(1)和电极(10)；所述电极(10)通过支架(15)与所述辐射增强隔热板(1)连接；所述电极(10)上分别设置有电极进水口(9)和电极出水口(11)；所述电极(10)与所述滑动机构通过所述支撑调节杆(2)连接。
4.根据权利要求3所述的高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，其特征在于，所述支架(15)的横截面呈U型。
5.根据权利要求3所述的高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，其特征在于，所述滑动机构包括：滑块(6)、步进电机(4)、丝杆(5)...
【专利技术属性】
技术研发人员：何大龙，焦方坤，高贺，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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