[实用新型]高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置

说明书

本实用新型提供了高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，包括石英灯辐射阵列、支撑调节杆、滑动机构、固定机构、热流检测装置和PLC控制系统；所述石英灯辐射阵列分别设置在所述热流检测装置的两侧，并且通过所述支撑调节杆与所述滑动机构连接；所述滑动机构设置在所述固定机构上；所述热流检测装置固定在试验件上；所述PLC控制系统与所述滑动机构以及所述热流检测装置电连接。本实用新型为高速飞行器结构和构件在热环境和热载荷作用下进行应力、应变、振动、疲劳、防隔热和烧蚀等热强度试验提供有效的气动热环境模拟装置。

技术领域

本实用新型涉及高速飞行器结构热环境试验技术领域，尤其是涉及一种高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置。

背景技术

高速飞行器能够实现全球远距离快速到达，实施有效的高空高速突防，完成快速精确打击，具有极其重要的军事应用价值，已成为世界军事研究热点。

随着高速飞行器设计飞行马赫数的不断提高，飞行器结构面临的气动加热效应也越来越明显，例如，当飞行器以马赫数为3作超低空飞行时，其翼前缘驻点温度即可达到500℃以上。当飞行器马赫数接近4时，表面温度可达700℃。以6个马赫数飞行的高超声速飞行器，其前端天线罩锥部的瞬时热流密度可高达1.2MW/m²，驻点温度将超过1200℃。针对飞行器不同部位面临的差异性高温服役环境，需要采用不同的热防护材料对飞行器结构进行热防护。除面临恶劣的高温环境外，高速飞行器同时承受着复杂的力学载荷，例如，当飞行器速度达到7马赫时，其表面最大压力可能会超过3MPa，另外气动加热产生的高温会使材料的弹性模量、刚度等力学性能发生明显变化，同时温度的不均匀分布使结构中出现很大的温度梯度，在结构内部产生热应力。这将引起机翼结构的固有频率和模态振型等振动特性的改变，这会对飞行器的气动特性、控制特性产生很大的影响。因此，研究热环境和力学环境下结构的热强度试验对于高速飞行器的安全可靠性设计至关重要。

石英灯辐射加热器由于其热惯性小、电控性能优良、发热功率大、体积小和运营成本低等优点，使得辐射式气动热环境模拟试验技术为高速飞行器热强度研究提供了一种非常重要的试验方法。现有的石英灯辐射加热设备，其结构比较单一和固定，对于辐射阵列之间及与试验件之间距离无法随意调节，往往需要重新设计连接组件才可实现；对于试验件表面非均匀热流密度的实现比较困难，同样面临上述问题；此外，对于石英灯辐射加热试验装置所提供热环境的均匀性没有量化标准。上述不足，大大限制了其在高速飞行器热强度试验过程中的应用。

实用新型内容

为了克服现有石英灯辐射加热装置的不足，提供了一种高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置。该装置为高速飞行器结构和构件在热环境和热载荷作用下进行应力、应变、振动、疲劳、防隔热和烧蚀等热强度试验提供有效的气动热环境模拟条件。

本实用新型提供一种高速飞行器热强度试验用热流密度可调的石英灯辐射装置，包括：石英灯辐射阵列、支撑调节杆、滑动机构、固定机构、热流检测装置和PLC控制系统；所述石英灯辐射阵列分别设置在所述热流检测装置的两侧，并且通过所述支撑调节杆与所述滑动机构连接；所述滑动机构设置在所述固定机构上；所述热流检测装置固定在试验件上；所述PLC控制系统与所述滑动机构以及所述热流检测装置电连接。

优选地，还包括激光测距仪，所述激光测距仪设置在所述滑动机构上；所述PLC控制系统与所述激光测距仪电连接。

优选地，所述石英灯辐射阵列包括：辐射增强隔热板和电极；所述电极通过支架与所述辐射增强隔热板连接；所述电极上分别设置有电极进水口和电极出水口；所述电极与所述滑动机构通过所述支撑调节杆连接。

优选地，所述支架的横截面呈U型。

优选地，所述滑动机构包括：滑块、步进电机、丝杆和滑轨；所述滑块一端与所述支撑调节杆连接，另一端与所述滑轨连接；所述步进电机通过带动所述丝杆实现所述滑块的上升和下降；所述丝杆与所述固定机构连接；所述激光测距仪设置在所述滑块上；所述步进电机与所述PLC控制系统电连接。