[发明专利]飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置

说明书

本发明公开了一种飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，依次包括受力结构、根据受力结构随形设计的加载顶块、加热元件、加热器发射板、加载顶杆、测力计，所述加载顶杆穿过加热器发射板和加热元件；所述加载顶杆与测力计螺纹连接；还包括限位板和限位套筒，所述限位板与测力计螺纹连接，所述限位套筒由内筒与外筒组成，通过旋转改变限位套筒高度。本发明涉及的一种力热试验中异型面结构顶压式加载防偏转加载装置具有结构可靠性高、加载点数量多、加载安全性高、可无人值守加载的优点，并具有可扩展、可设计能力，适用于不同规模、不同结构件、特殊环境下的力热联合试验力载荷加载。

技术领域

本发明适用于飞行器结构力热联合试验对结构表面进行顶压式加载，以及采用顶压式加载的其它试验领域。

背景技术

航天飞行器在发射、飞行的过程中，飞行器结构会面对过载、气动压力及热环境，在这些载荷的作用下，飞行器存在结构破坏的可能性。部分结构可以采用加载环的方式结构施加集中力载荷，从而模拟飞行器在飞行过程中受到的载荷，对于温度较低的工况(200℃以下)可以采用皮囊加载模拟外压载荷，对于某些金属结构，可以采用多点打孔施加拉向载荷的方式模拟飞行器结构受到的载荷，同时不影响对结构施加热载荷。

随着高速飞行器的发展，飞行器受到的热载荷越来越高，最高超过1500℃，而且大量使用复合材料作为飞行器的承载结构，飞行器结构大面积采用流线型设计，需要对异型面进行加载。由于结构的超高温，使用皮囊加载将影响热载荷的施加，而由于复合材料对孔缺陷的敏感特性，多点打孔施加拉向载荷的方式将对结构承载性能造成极大的影响。随着复合材料大量应用于高超声速飞行器作为承载结构，“力热试验中异型面顶压式加载防偏转安全加载装置”对于促进高超声速飞行器的研究与发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，实现大型结构件异型面高温热载荷+力载荷联合安全加载。

一种飞行器异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，依次包括受力结构、根据受力结构随形设计的加载顶块、加热元件、加热器发射板、加载顶杆、测力计，所述加载顶杆穿过加热器发射板和加热元件；所述加载顶杆与测力计螺纹连接；所述加载装置还包括限位板和限位套筒，所述限位板与测力计螺纹连接，所述限位套筒由内筒与外筒组成，通过旋转改变限位套筒高度。

所述加载顶块内有凹槽，加载顶杆上有凸台，所述凸台嵌入凹槽，依靠凹槽和凸台的相互限制实现加载顶块偏转角度的限制。

所述防偏转加载装置还包括位移计、伺服油缸、承载基础，

所述加载顶杆包括顶杆冷却套和隔水板，顶杆冷却套和隔水板之间形成一个空腔，通过水管对加载顶杆进行供水冷却。

所述受力结构是异型加载面，所述加热元件是石英灯组。

所述加载顶块外部加柔性隔热套。

所述凹槽的宽4mm深5mm长30mm、凸台的宽2mm高4mm长20mm。

本发明的有益效果如下：

本发明涉及的异型面结构力热试验顶压式防偏转加载装置，加载顶块根据异型面外形加工成随形加载顶块，顶块外套柔性隔热毡，避免加载过程中应力集中。顶块与加载顶杆之间采用防偏转球头接触设计，在不影响飞行器结构加载形变的同时保证加载顶块在试验过程中不发生偏转。加载顶杆采用水冷设计，保证顶杆在高温环境下的正常使用。设计专门的限位装置，在非工作状态下，对加载块进行位置限置，避免了加载块回缩对加热元件造成损坏。