[发明专利]用于热声联合试验的加热器、试验装置及试验方法

说明书

本发明属于声疲劳试验领域，具体涉及一种用于热声联合试验的弧形石英灯加热器、热声联合试验装置及试验方法。所述加热器包括均为弧形结构的第一水冷腔体(1)、第二水冷腔体(2)；第一水冷腔体(1)、第二水冷腔体(2)之间安装多个石英灯管，以形成弧形加热器，用于对不规则的试验件进行加热；第一水冷腔体(1)、第二水冷腔体(2)上设置有进水口、出水口，用于对石英灯管两端夹持件进行冷却；所述第一水冷腔体(1)、第二水冷腔体(2)的两端均连接有底盖(3)，底盖(3)用于支撑水冷腔体。

技术领域

本发明属于声疲劳试验领域，具体涉及一种用于热声联合试验的弧形石英灯加热器、热声联合试验装置及试验方法。

背景技术

高超声速飞行器具有高机动性、远距离精确打击等特点，可有效地减少攻击时间，增强突防和反防御能力，是国际航空航天领域的重要发展方向之一。同时，其飞行服役环境极端苛刻，由推进系统/边界层产生的高声强噪声，局部区域超过180dB。

从20世纪60年代开始，北京强度环境研究所、中科院声学所、中国飞机强度研究所等针对飞机的金属壁板结构，开展了室温噪声试验/声疲劳试验，并制定了相关设计标准。2000年以后，一些高校针对航空发动机和尾喷管结构开展了部分相关理论和数值分析研究，而热噪声疲劳试验开展较少，国内相关的研究也处于刚刚起步阶段，与之对应的相关试验技术(各种载荷施加、试验测量、数据分析等)发展也较为缓慢。

石英灯加热器是飞行器结构热试验中广泛使用的加热方式，其最大优点是热惯性小且便于控制。目前许多国家的试验室仍以使用石英灯辐射加热器为主。从飞行器结构研究观点出发，采用石英灯进行结构热试验应用最为广泛。随温度的不断上升，电子元器件失效率增大幅度迅速变大，呈现出指数函数规律，必须承认加热设计对设备安全不可忽视的重要作用。热设计的目的在于使元器件的温度不超过规定的数值，且所选择的冷却方法应符合设备工作环境的要求。

发明内容

本发明的目的：提供一种用于热声联合试验的弧形石英灯加热器，一方面，所设计的加热器可以显著提高目前的加热能力，且加热过程稳定，满足温度允差要求；另一方面，其对声场的均匀性影响较小。

本发明的技术方案：一方面，提供一种用于热声联合试验的加热器，所述加热器包括均为弧形结构的第一水冷腔体1、第二水冷腔体2；

第一水冷腔体1、第二水冷腔体2之间安装多个石英灯管，以形成弧形加热器，用于对不规则的试验件进行加热；

第一水冷腔体1、第二水冷腔体2上设置有进水口、出水口，用于对石英灯管两端夹持件进行冷却；所述第一水冷腔体1、第二水冷腔体2的两端均连接有底盖3，底盖3用于支撑水冷腔体。

可选地，所述加热器还包括：对应分别设置在第一水冷腔体1、第二水冷腔体2侧壁的第一压板4、第二压板5，用于固定石英灯管的连接线缆。

可选地，所述加热器还包括：固定连接两个底盖的连接定位板7。

另一方面，提供一种用于热声联合试验的试验装置，包括如上所述的加热器，还包括行波管，所述加热器固定安装于行波管的试验段；所述行波管声场均匀性的允差在±3dB。

可选地，所述加热器还包括：与底盖3端部固定连接的安装角片8，安装角片8与行波管试验段侧壁进行连接。

可选地，所述加热器的温度控制精度在±50℃。

再一方面，提供一种热声联合试验的试验方法，利用如上所述的试验装置，所述试验方法包括：

步骤一、根据试验件尺寸选择对应的行波管；根据加热温度确定石英灯管距离试验件表面的距离，加热温度越高，石英灯管需距离试验件表面越近；

步骤二、搭建加热平台：行波管试验段上预留相应的冷却水管出口以及石英灯管电线出线口，安装加热器；