[发明专利]一种多参数复杂极端环境模拟装置

说明书

本发明公开一种多参数复杂极端环境模拟装置，包括环境模拟装置底座，底座上设有外壳，外壳顶部通过上盖密封，上盖中央设有内部压力、气流速控制端口；外壳下部周向均布有一圈热防护表面模拟轮盘旋转控制器，每个轮盘旋转控制器驱动位于外壳内壁上的驱动轮旋转，则位于一圈的驱动轮上支撑有可替换的热防护表面模拟旋转轮盘，旋转轮盘的表面均布有若干可调节火焰喷枪出射孔，每个火焰喷枪出射孔连接有火焰喷枪；外壳底部位于热防护表面模拟旋转轮盘上方设有内部气体组分控制端口。本发明结构简单且易操作，实现在实验室环境等有限环境中构建一个满足不同场景需求、多参数可控的小型复杂极端环境，为复杂极端环境提供具有一定置信度的被测实验对象。

技术领域

本发明涉及复杂环境模拟与电气控制领域，尤其涉及多参数极端环境模拟技术，具体为一种多参数复杂极端环境模拟装置。

背景技术

高超声速飞行器在航空航天、军事国防领域极为重要的战略意义与应用价值，使其成为各国“空天领域”研究、军备武器制造与国防力量竞争的焦点。高超声速飞行器热防护表面在服役过程中长期处于高热流影响下的极端高温、高压、高冲击等复杂环境，对其热防护表面性能、可靠性与健康状况测试提出了更高要求。高效、高置信度、无损、经济的高超声速热防护表面温度、压力、流速、气体组分与表面形貌等多参数的测试方法，将大大推动高超声速飞行器表面热防护技术的发展，为我国航空事业的发展助力。但目前，现有测试方法中多通过计算流体力学等计算手段进行前期数值模拟仿真，仿真结果趋于理想化，很难准确描述多物理场影响下的复杂极端环境中各参数的具体变化，对各参数信息要求过于苛刻，难以在真实场景中复现；而实场景测试环境中，有大量环境干扰因素，极大的影响测试结果的准确性，且将耗费巨大的人力、物力成本，很大程度上降低了研究效率，限制了诸如高超声速飞行器表面等多物理场共同作用下的极端环境中多参数信息的探测，制约了高超声速飞行器表面热防护技术的发展。

基于上述背景，亟需一种能够模拟、重建如高超声速飞行热防护表面等多参数复杂极端环境的模拟装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明目的是提供一种多参数复杂极端环境模拟装置，装置结构简单、操作方便，且系统具有经济成本低、测试效率高等特点，能够在实验室场景下实现对多参数相互影响下的复杂极端环境进行模拟重构。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种多参数复杂极端环境模拟装置，包括环境模拟装置底座，所述环境模拟装置底座上设有外壳，所述外壳顶部通过上盖密封，所述上盖中央设有内部压力、气流速控制端口；所述外壳下部周向均布有一圈热防护表面模拟轮盘旋转控制器，每个热防护表面模拟轮盘旋转控制器驱动位于外壳内壁上的驱动轮旋转，则位于一圈的驱动轮上支撑有可替换的热防护表面模拟旋转轮盘，所述热防护表面模拟旋转轮盘的表面均布有若干可调节火焰喷枪出射孔，每个可调节火焰喷枪出射孔连接有火焰喷枪；所述外壳底部位于热防护表面模拟旋转轮盘上方设有内部气体组分控制端口；所述外壳上部同一横截面上呈120度布置三组透镜和面阵光电探测器，每组透镜和面阵光电探测器对应构成一路光路探测；每个透镜的入射光来自于相应的可调谐半导体激光控制终端。

所述环境模拟装置底座上设有终端控制器，所述面阵光电探测器输出信息至终端控制器，所述终端控制器内设有多参数控制模块和探测与控制模块，所述多参数控制模块包括温度控制模块、压力控制模块、流速控制模块、气体组分控制模块、表面形貌控制模块，所述探测与控制模块包括数据处理模块、数据存储模块、对抗学习模块、模拟转盘控制模块、激光器探测器控制模块。

所述终端控制器连接上位机。

本发明具体工作如下：

第一方面，多参数复杂极端环境模拟装置的机械结构由如下方式组成：