[实用新型]大型高速飞行器圆壳体结构内壁非分段式高温热试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及大型高速飞行器圆壳体结构内壁非分段式高温热试验装置，特别是在模拟导弹等高速飞行器壳体内部的高温热环境时，可有效提高大型弹体内舱结构试验温度分布的均匀性和真实性，为研制高速导弹及高速航空航天器提供良好的高温热环境试验手段。 

背景技术

导弹等航空航天器舱体内部安装有作为动力源的发动机，发动机在点火和飞行过程中将产生很高的温度，由于舱体空间狭小，靠近发动机的舱内温度环境非常恶劣，严酷的高温会显著降低飞行器材料的强度极限和结构的承载能力，影响飞行器结构的安全性能。并且还会对战斗部以及附近的电子设备等产生破坏性影响。 

为保证导弹等高速飞行器的安全，确认飞行器的材料和结构是否能经得起高温热应力的破坏，须对高超声速飞行器材料和结构进行热强度试验。通过热环境模拟试验的方法，来观察分析在高温热环境下材料的力学性能及结构的受力状况，从而进一步研究分析结构在高温下的承载能力、使用寿命以及安全可靠性，还需要通过高温热环境试验来检验相关部位的热防护性能。因此高温热试验对于导弹飞行器的安全设计具有非常重要的实际意义。 

由于石英灯辐射加热方式具有热惯性小，电控性能优良，发热功率大、体积小，可组成不同尺寸和形状的加热装置，既适合于小型的材料热试验，也适用于大型全尺寸的结构热试验等优于高温风洞的特点，在模拟飞行器热环境的试验方法中占有很重要的地位。因此目前美国，俄罗斯，德、英、法等国家都将其作为高速飞行器气动加热试验模拟中主要的试验方法在使用。 

石英灯管的直径很细，仅为十几个毫米，长度大了则很脆弱，极易损坏。因此现有技术是在模拟大型高速飞行器圆壳体结构内壁的高温气动热模拟试验中，采用短管分段组合联接方式进行高温环境模拟。一般单根石英加热管两端各有约5cm长的包括铜电极、钼片等在内的非发热部分，两个串联的加热区的结合部会出现约10cm的非发热区域，当采用分段组合方式联接时，由于有多个非发热区的存在，会使试验时整个长壳体轴向温 度场的热均匀性受到很大影响，壳体轴向温度将出现高低起伏的波浪形变化，影响试验的模拟准确性。若要实现长达2米壳体结构非分段方式内壁高温热环境模拟时，如果选择长50cm的石英加管，完全覆盖2米长的区域需要分成5段以后再联接成一体，舱段内部会有四个各为长达10cm不发热的联接结合部，使得加热时舱段内壁轴向温度呈现非线性波浪形变化，温度场的均匀性和一致性不好，热试验模拟效果不理想。另外经计算可知2米舱段内的四个非发热联接区的串接长度会达到40cm，非发热段长度尺寸占到总加热长度的接近20%，因此会对长结构热环境模拟的真实性和有效性产生非常不利的影响。 

另外模拟发动机产生的热环境要在导弹舱体内部进行加热，由于铜制石英灯加热管电极的热膨胀系数大，在高温下铜制石英灯加热管电极受热产生的轴向大变形易引起石英灯加热管内的惰性气体外泄而烧毁，因此需要对石英灯电极部分进行水冷降温处理。即要在内壁的高温环境下以及内腔有限空的间内设置很多路大电流导线和水冷通道，不但试验装置复杂，热均匀性差，高温环境下的复杂水电结构容易出现安全事故，这使得模拟长内壁高温加热比起外壁加热要困难得多，因此大型弹体结构的非分段整体加热技术的研究非常重要。 

为此设计一种大型高速飞行器圆壳体结构内壁非分段式高温热试验装置，单区加热长度能够达到2米。该装置不但能够提高大型弹体结构试验温度分布的均匀性和真实性，又能够提高试验的安全可靠性。为研究大型高速飞行器内舱结构的高温特性和热防护提供良好的热试验手段。 

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种大型高速飞行器圆壳体结构内壁非分段式高温热试验装置，该装置能够在大型高速飞行器内舱结构热试验时，避免分区拼接加热方式造成的弹体表面温度的非均匀性峰谷变化，提高大型弹体结构试验温度分布的均匀性、真实性和安全可靠性。为研制大型导弹及航空航天器提供良好的高温试验手段。