[发明专利]一种高热效率管式电弧加热器

说明书

本发明涉及航空航天飞行器气动热地面模拟试验装置技术领域，尤其是涉及一种高热效率管式电弧加热器，该电弧加热器包括通过连接法兰依次串联连接的后端盖、电极和旋气室；其中，所述后端盖包括第一基体和设置在所述第一基体上的互不连通的第一高压气道和第一冷却水道；所述电极包括第二基体和设置在所述第二基体上的互不连通的第二高压气道和第二冷却水道；所述旋气室包括第三基体和设置在所述第三基体上的互不连通的第三高压气道和第三冷却水道。本发明将传统电极的内外水套结构设计为一个整体，巧妙避免了冷却水和工作气的密封问题，此外，电极中第二冷却水道和第二高压气道的设计减少了电极烧损，延长了电极寿命，提高加热器的运行热效率。

技术领域

本发明涉及航空航天飞行器气动热地面模拟试验装置技术领域，尤其是涉及一种高热效率管式电弧加热器。

背景技术

管式电弧加热器作为航空航天飞行器气动热地面模拟试验的重要设备，具有运行可靠、状态可调等优点，可以较好地模拟高压、中低焓、高热流密度的再入热环境，在高超声速飞行器热防护的研究中占据着重要地位。

目前，电弧加热器的制造处于传统的机械加工工艺阶段，这种工艺无法满足一些细节部位和复杂结构的加工需求，导致现阶段的电弧加热器大多采用内外水套嵌O形密封圈的方式完成冷却水、工作气的密封，不仅限制了整体结构的可靠度，而且增加了组件间安装拆卸的难度。此外，由于其采用内外水套的双元结构，导致电极无法插入进气组件，只能依靠旋气室进行单一供气，无法充分利用气膜对电极壁面的保护作用，同时也制约着加热器运行热效率的提升。然而，随着我国各类新型高超声速飞行器研制工作的开展，对电弧加热器性能的提升提出了更高的要求，例如如何优化加热器的结构设计，在提升加热器工作性能的同时，简化其安装拆卸的工时工序。

因此，开发一种新型的高热效率管式电弧加热器，以解决上述问题，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高热效率管式电弧加热器，该电弧加热器延长了电弧加热器的使用寿命，提高了电弧加热器的运行效率。

本发明提供的一种高热效率管式电弧加热器，包括通过连接法兰依次串联连接的后端盖、电极和旋气室；

其中，所述后端盖包括第一基体和设置在所述第一基体上的互不连通的第一高压气道和第一冷却水道；

所述电极包括第二基体和设置在所述第二基体上的互不连通的第二高压气道和第二冷却水道；

所述旋气室包括第三基体和设置在所述第三基体上的互不连通的第三高压气道和第三冷却水道。

进一步，所述第一基体为圆盘状结构；

所述第一高压气道包括多条第一气道分支，每条所述第一气道分支均匀分布在所述第一基体的轴心处，且呈螺旋形贯穿于所述第一基体的左右端面；

所述第一冷却水道呈回龙盘形环绕于所述第一高压气道的外侧，且呈串联相通的同心圆环均匀分布于所述第一基体的左右端面；

所有所述第一气道分支均与所述第一冷却水道互不连通。

进一步，所有所述第一气道分支与所述第一基体端面的倾斜角度不小于30°；

且所有所述第一气道分支的最小内径不大于1mm，且不小于0.5mm。

进一步，所述第一冷却水道与所述第一基体右侧端面的距离不大于1mm；

且所述第一冷却水道的等效通径不小于3mm。

进一步，所述第二基体为圆柱体套筒形结构；

所述第二冷却水道包括多条沿所述第二基体的周向均匀分布的第二水道分支；

所述第二高压气道包括多段均匀分布于所述第二水道分支外侧的第二气道分支。