[发明专利]一种大型热结构低气压环境热特性试验水冷却系统

说明书

本发明涉及一种大型热结构低气压环境热特性试验水冷却系统，按照水流方向依次连接有循环水箱、泵单元、主进水管、减压阀、分水器、流量计、低气压舱、水路分配器单元、回水箱、回水泵、主回水管、冷却塔；水路分配器单元包括若干进水水路分配器和若干出水水路分配器，进水水路分配器和出水水路分配器结构相同且二者数量一致，在使用中进出水的方向不同；每一进水水路分配器与对应的每一出水水路分配器之间设置相应的被冷却设备。所述水冷却系统具有结构可靠性高、冷却能力高、冷却对象全面、可长时间进行冷却的优点，并具有可扩展、可调节能力，适用于不同规模，不同加热条件下设备的冷却。

技术领域

本发明涉及一种大型热结构低气压环境热特性试验水冷却系统。

背景技术

飞行器再入过程中，在低气压环境下其会经受非常高的气动热载荷，由于低气压环境下多孔隙隔热材料的气体逸出，会改变导热特性，常压下的热特性试验无法准确的验证防隔热效果。复杂的热结构使材料级的低气压热试验无法准确的评估大型结构的隔热性能，为了更准确的考核飞行器的热特性，需要进行大型热结构低气压环境热特性试验。大型热结构低气压环境热特性试验技术的发展对促进新型飞行器的研究与发展具有重要意义。

在低气压(10Pa)环境下，将大型热结构加热到2000℃以上，上述试验条件下，试验设备所处的环境相当严酷。在低气压环境下进行的大型热结构低气压环境热特性试验，具有长时间(6000s)、大热流、密闭空间、大规模等特点。这使得对冷却水系统的可靠性要求大幅提升，密闭空间要求试验全程保证水路通畅且无任何漏水。试验在有限空间内进行，可用于冷却水布置的空间极其有限。试验规模大、系统复杂，对冷却水系统的要求高。现有的冷却水供给与回收方式、可靠性均不满足试验需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述需求，本发明提出一种大型热结构低气压环境热特性试验水冷却系统，解决了在低气压环境下进行大型结构件热特性试验时，对试验中的加热器反射器、电极、热流计、水冷挡板等试验设备的冷却难题，本发明的所述水冷却系统具有冷却能力强、水路数量灵活、被冷却设备种类多、时间长、可靠性高的特点，可以实现对大规模试验的多加热区(不小于24，并可根据实际需求进行扩展)、多类型设备(加热器、热流计、电极、防护板等)、长时间(6000s)、超高加热功率条件下的冷却，并且可以根据试验需求，通过增加水泵供水能力、水路分配器数量，进一步提高循环水冷却系统的能力。

(二)技术方案

一种大型热结构低气压环境热特性试验水冷却系统，所述水冷却系统按照水流方向依次连接有循环水箱、泵单元、主进水管、减压阀、分水器、流量计、低气压舱、水路分配器单元、回水箱、回水泵、主回水管、冷却塔，还包括配套的连接管路和连接件；其中，所述泵单元包括多台定频泵和1台变频泵；分水器将主进水管中的水分成若干支路，每个支路与一个流量计相连接，流量计还连接至流量监测设备；各支路水通过进水穿舱接口与低气压试验舱内的水路分配器连接；低气压试验舱内安装水路分配器，所述水路分配器包括若干进水水路分配器和若干出水水路分配器，所述水路分配器的类型和数量由被冷却设备的类型和数量决定，进水水路分配器和出水水路分配器结构相同且二者数量一致，在使用中进出水的方向不同；每一进水水路分配器与对应的每一出水水路分配器之间设置相应的被冷却设备；出水水路分配器通过出水穿舱接口与主出水管连接。

其中，所述被冷却设备为反射板、水冷电极、热流计；所述进水水路分配器包括进水水路分配器一、进水水路分配器二、进水水路分配器三，所述出水水路分配器包括出水水路分配器一、出水水路分配器二、出水水路分配器三。