[发明专利]一种适用于热离心综合试验的集成式控制装置

说明书

本发明公开了一种适用于热离心综合试验的集成式控制装置，包括离心机、温度控制系统、热离心综合监控系统；所述离心机设置有集流环；所述温度控制系统包括温度传感器、温度控制器与加热模块；所述加热模块设置于离心机臂端，所述加热模块外侧设置有保温罩；所述温度传感器、加热模块均与温度控制器连接；所述温度控制器与离心机均通过集流环与热离心综合监控系统相连。本发明在热‑离心试验设备中，实现基于离心场环境下的，基于产品温度响应的多温区控制，实现更为准确的温度控制；温度控制系统与离心控制系统的协同工作，实现数据交互，对试验载荷进行加载。

技术领域

本发明涉及模拟试验技术领域，尤其涉及一种适用于热离心综合试验的集成式控制装置。

背景技术

飞行器如导弹、宇宙飞船、航天飞机及携带的战斗部在发射和再入阶段，受到离心、温度等多种环境因素共同作用。一方面，离心环境将会导致飞行质量产生惯性力，使飞机、航天器和搭载产品出现超重现象。另一方面，不同温度环境下，不同材料的物理性能参数，如弹性模量、泊松比、热传导系数、比热容系数、热膨胀参数也将随之发生变化，进而导致结构内部应力和动态特性发生变化。两种因素叠加，对产品产生一系列不利影响，如上世纪90年代，美国“挑战号”航天飞机升空后74秒突然爆炸，调查得知，聚硫橡胶密封垫在热-离心综合环境下失效是导致这次爆炸的主要原因。另外，美国Sandi国家试验室在建立的综合试验设备上进行了相关试验，发现了单项试验未曾暴露的问题。由此可见，热-离心环境是飞行器、导弹等武器装备环境适应性考核的重要环节。

热-离心环境试验可以暴露单一试验不能发现的问题，常见的问题包括微电子器件的封装失效、引线结构、管芯或印刷电路板的粘着及其他元件的机械状态到达承载临界值等。这是因为：

1)密封容器中的液体，会因较大离心作用使离心场相反方向的压力增加，其增加的压力值等于质量乘以恒加速度的数值。这个压力对压缩机、电器中低压的供油、冷却等系统影响较大。如果不采取特殊措施，会严重影响影响压缩机制冷，产品内部散热困难等现象；

2)离心环境使得惯性力增加，会带来产品内部应力增加。某些结构在恒加速度作用下是靠应变力来平衡外力的，若应力大到超过结构材料的弹性极限，则要发生塑性变形。其应力大到超过材料的断裂强度极限，可能使产品结构发生断裂。剧烈的离心场环境会带来大的位移，大的位移可能引起产品工作状态的变化，如继电器的触点之间的相对位移大了就会改变通断状态，造成误动作、失灵；也可能使得其他产品的电气、机械性能超差；

3)弹(箭)仪器舱内仪器设备正常的工作环境温度一般不应超过50℃，当舱体外表面受到气动加热时，舱壁温度急剧升高，将会使舱内温度越限，造成元器件性能恶化甚至失效，产生危险的后果。

4)在高温、热应力和机械应力的共同作用下，结构会产生较大变形，破坏其气动外形，高温又使结构刚度下降，影响其振动传递特性，在几种因素的共同作用下，会降低结构的固有频率，严重时会产生颤振，甚至更加危险的共振现象产生，及所谓的气动热弹性问题。

不言而喻，正确的研究并解决上述问题是武器产品设计、试验中不可忽视的重要任务，热-离心试验作为暴露武器、飞行器在使用条件下薄弱环节的有效方法，是考核、评估、检验武器和飞行器环境适应性、可靠性的重要手段。

热-离心试验环境模拟设备是一种气候环境与力学环境综合的模拟设备。二战后，美国就十分重视武器装备的环境试验。随着航空航天技术的发展，美国意识到并注重研究飞行器热、离心等综合环境因素复合作用下对其性能的影响。为此制造了以离心机为主体的复合环境试验设备，对产品进行了相关复合试验的考核。