[发明专利]具有透明陶瓷灯管的红外线加热灯

说明书

本发明公开一种具有透明陶瓷灯管的红外线加热灯，包括两个夹片型钢条式连接片灯头以及型透明陶瓷灯管，灯管内设置过渡段和加热段，过渡段内设置铌杆电极，加热段内设置螺旋钨丝，钨丝相隔一定距离采用支撑环架进行支撑，螺旋钨丝在工作电压作用下发热，产生红外线，穿过透明陶瓷灯管向外辐射能量，用来加热试件。本发明使用透明陶瓷做红外线加热灯的灯管，提高红外线加热灯的工作温度，为需要进行热防护试验的飞行器进行地面热防护试验提供技术支持。

技术领域

本发明属于飞行器地面热防护试验技术领域，具体涉及一种用于飞行器及其部组件在地面进行的高温、高热流热防护试验用的红外线加热器。其中，飞行器热防护地面试验主要是进行防热材料的筛选、考核和防热结构的评估，考核飞行器热防护设计在气动热环境中的适应性，发现热防护设计中的缺陷，优化热防护设计，考核热防护系统的功能特性，确保飞行任务的成功。

背景技术

飞行器再入返回过程中，要从高速的轨道速度降低到着陆前允许的速度，大气对飞行器的阻尼功的一部分最终表现为传向飞行器表面的气动加热，使飞行器表面温度上升到千度以上。为了防止再入返回阶段气动加热对飞行器造成损坏，飞行器表面铺设有热防护材料。需要对热防护系统的效果进行试验验证。热防护试验方法是为了考核飞行器热防护设计在气动热环境中的适应性，通过地面试验发现热防护设计中的缺陷，优化热防护设计，考核热防护系统的功能特性，确保飞行任务的成功。

为了保证天地往返飞行器防热结构设计的完整性和可靠性，需要大量开展部件级、系统级的结构热试验项目。气动热环境的模拟有辐射加热模拟和气流加热模拟两种方法。气流加热的主要代表是高温风洞。但是高温风洞造价高昂，受运行压力和功率限制，而且气流状态只能实现阶梯式控制，无法满足全尺寸热防护结构件地面热模拟试验的需求。高温风洞试验只能考核表面热防护材料的性能，不能模拟再入期间舱内载荷所处的热环境。此外，辐射加热主要采用红外线加热灯、石墨加热器、电弧灯加热器等多种加热方式，模拟舱体表面高温边界的方法，实现在真空或低气压环境下能够将防热瓦表面加热到规定的温度。是实现多温区、随时间历程变化、全尺寸/整机热试验的唯一试验方法。与气流加热方法相比，辐射加热方法设备的建设和运行成本更经济，对于解决飞行器结构的传热、热变形、热匹配以及复合环境下的结构完整性方面具有独特的优势。因此，新型辐射加热元件的开发和研制，可逐步满足高超声速飞行器的高温、大加热率的试验能力需求。

发明内容

基于此，本发明要解决的技术问题是要提供一种用于飞行器及其部组件在地面进行的高温、高热流热防护热试验用的红外线加热灯。为了保证红外线加热灯加热段在高于1600℃的环境温度下可以正常工作，红外线加热灯的加热功率大于3000W，功率密度大于570KW/m²。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

具有透明陶瓷灯管的红外线加热灯，包括两个夹片型钢条式连接片灯头以及两个灯头底部设置的型透明陶瓷灯管，透明陶瓷灯管内设置对应其垂直部分的过渡段和对应其水平部分的加热段，两侧的过渡段内设置与灯头电连接的铌杆电极，加热段内设置两端分别与铌杆电极电连接的螺旋钨丝，螺旋钨丝相隔一定距离采用支撑环架进行支撑，螺旋钨丝在工作电压作用下发热，产生红外线，作为红外加热灯的主要辐射热源，穿过透明陶瓷灯管向外辐射能量，用来加热试件。

其中，螺旋钨丝采用钨金属绕制成螺旋而成。

其中，透明陶瓷灯管内充卤族元素例如氩气和溴气，以抑制钨的氧化和热挥发。

其中，透明陶瓷灯管在灯丝辐射过程中会吸收一部分能量，成为二次辐射源。

其中，透明陶瓷灯管所用的透明陶瓷的红外透射光谱基本上和石英相同，耐温超过2000℃。

其中，铌杆电极的电阻小，基本上不发热，通过支撑环架进行支撑。