一种石英灯辐射加热器及其设计方法技术

本发明专利技术属于弹箭结构热强度、热环境地面模拟试验技术领域，具体涉及一种石英灯辐射加热器及其设计方法。辐射加热器包括反射器、汇流排、石英灯；反射器为板状结构，同时作为汇流排及石英灯的安装支架，在反射器前方，在水平方向上布置多个石英灯，石英灯自身朝向为垂直方向，石英灯垂直方向上下的两端使用石英灯灯头卡子固定于汇流排。在所述反射器的背面，在反射器背板的上下位置分别设置有通水管，冷却水从下方的通水管进入反射器，从上方的通水管流出；在汇流排两侧各设置一个通水电极杆，冷却水从一侧的通水电极杆进入汇流排，从另一侧的通水电极杆排出，进行冷却。本发明专利技术具有提供大热流密度的能力、足够的主动冷却能力、良好的反射能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于弹箭结构热强度、热环境地面模拟试验
，具体涉及一种石英 灯辐射加热器及其设计方法。
技术介绍
在高速飞行器研发的大背景下，飞行器结构经受的热载荷条件更加严酷，给地面 模拟试验提出了更高的热载荷模拟要求。在国内外现有的热强度、热环境试验中，采用石英 灯辐射加热技术进行热载荷的模拟已经成熟，并成为主流技术。随着高速飞行器的发展，在 飞行器结构、气动外形、防隔热材料等方面都与以往技术存在着不同，地面模拟试验技术也 相应的得到了发展和提高。尤其是烧蚀型防隔热材料的应用，给地面模拟热载荷提出了更 高的技术难度。 目前的高速飞行器承受的气动热载荷可达到兆瓦级，并且大面积采用烧蚀型防隔 热材料，地面模拟热试验中，需要模拟的热载荷接近或达到兆瓦级，在这样的热载荷作用 下，烧蚀型防隔热材料剧烈冒烟、着火，给辐射加热器带来很大的设计难度。现有技术中的 辐射加热器不能达到上述要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石英灯辐射加热器，利用石英灯辐射热量，通过反射器 的支撑形成辐射加热器，对结构施加定向热载荷，达到高功率，大面积的效果。 本专利技术所采取的技术方案为：一种石英灯辐射加热器，包括反射器、汇流排、石英 灯；反射器为板状结构，同时作为汇流排及石英灯的安装支架，在反射器前方，在水平方向 上布置多个石英灯，石英灯自身朝向为垂直方向，石英灯垂直方向上下的两端使用石英灯 灯头卡子固定于汇流排。 在所述反射器的背面，在反射器背板的上下位置分别设置有通水管，冷却水从下 方的通水管进入反射器，从上方的通水管流出；在汇流排两侧各设置一个通水电极杆，冷却 水从一侧的通水电极杆进入汇流排，从另一侧的通水电极杆排出，进行冷却。 在汇流排中部设置实心电极杆，通水电极杆和实心电极杆对石英灯进行供电，并 且汇流排的通水电极杆和实心电极杆穿入在反射器上设置的电极安装孔进行固定。 设置绝缘子穿过反射器的各个电极安装孔，用于各个电极与反射器的绝缘。 汇流排安装于反射器上后，将石英灯装入石英灯灯头卡子，利用压块将每个石英 灯灯头压住，压块为圆柱形带螺纹。 所述反射器加工材料为硬铝，反射器反射板表面抛光，粗糙度不高于〇. 8 ;汇流排 材料为黄铜。 -种石英灯辐射加热器设计方法，设计如上所述的一种石英灯辐射加热器，包括 如下所述的设计冷却水流量的步骤： Q = nC^-^-, c'(7 -〇 其中：q为辐射热流密度，λ为被冷却部件的辐射热反射率，s为冷却面积， c为水 的比热容，T为出水温度，t为进水温度，η为设计余量系数。 本专利技术所取得的有益效果为： 本专利技术利用石英灯辐射热量，通过反射器的支撑形成辐射加热器，对结构施加定 向热载荷。根据上述的具体技术方案，本专利技术所述的一种石英灯辐射加热器具有如下特点： 第一，辐射加热器具有提供大热流密度的能力；第二，辐射加热器具有足够的主动冷却能 力；第三，辐射加热器表面具有良好的反射能力；第四，辐射加热器的形状利于烟尘、火焰 的排出。【附图说明】 图1(a)为本专利技术所提供的石英灯辐射加热器构成示意图的正视图； 图1(b)为本专利技术所提供的石英灯辐射加热器构成示意图的侧视图； 图2(a)为反射器结构示意图的正视图； 图2(b)为反射器结构示意图的侧视图； 图3为汇流排示意图； 图4为绝缘子示意图； 图5为石英灯示意图； 图6为本专利技术所提供的一种石英灯辐射加热器的具体实施例的整体尺寸示意图； 图7为本专利技术所提供的一种石英灯辐射加热器的汇流排的尺寸示意图。 图中：1.反射器，2.绝缘子，3.汇流排，4.压块，5.石英灯，6.电极安装孔，7.热 流传感器安装环，8.反射器背板，9.通水管，10.反射器反射板，11.通水电极杆，12.实心电 极杆，13.汇流排主体，14.汇流排水槽，15.石英灯灯头卡子，16.石英灯灯头，17.石英灯灯 管。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步描述。 结合图1~5对石英灯辐射加热器的结构进行详细说明： 本专利技术所述的一种石英灯辐射加热器的构成包括：石英灯5、反射器1、汇流排3、 绝缘子2、压块4。 平板形状的反射器1同时作为汇流排3及石英灯5的安装支架，在反射器1前方， 在水平方向上布置多个石英灯5,石英灯5自身朝向为垂直方向，石英灯5垂直方向上下的 两端使用石英灯灯头卡子15固定于汇流排3,汇流排3上安装有通水电极杆11和实心电极 杆12,在本实施例中，设置方式为在汇流排3中部设置实心电极杆12,在汇流排3两侧各设 置一个通水电极杆11，冷却水从一侧的通水电极杆11进入汇流排3,从另一侧的通水电极 杆11排出，进行冷却；通水电极杆11和实心电极杆12对于石英灯5进行供电，并且汇流排 3的通水电极杆11和实心电极杆12穿入在反射器1上设置的电极安装孔6,进行固定； 在反射器1上设置有多个电极安装孔6,其中，设置绝缘子2穿过反射器1的各个 电极安装孔6,用于各个电极与反射器1的绝缘； 本实施例中，在垂直方向上安装共计4个汇流排3,每个汇流排3自身朝向为水平 方向。如此，在垂直方向上安装两列石英灯灯管17。 每组汇流排3安装于反射器1上后，将石英灯5装入石英灯灯头卡子15,利用压块 4将每个石英灯灯头16压住。 在反射器背板8的上下位置分别设置有通水管9,冷却水从下方的通水管9进入反 射器1，从上方的通水管9流出。反射器反射板10表面抛光，提高反射效率，减少反射器1 的热量吸收，降低反射器1的温度，抛光后的反射器反射板10的表面粗糙度不高于〇. 8。 将汇流排两端的通水电极杆11分别接上进水管和出水管，水流从进水侧的通水 电极杆11流入，流经汇流排水槽14,为汇流排3冷却，从出水侧的通水电极杆11流出。 石英灯辐射加热器组装完成后，在热流传感器安装环7位置安装热流传感器，其 作用是控制及测量辐射热流密度。将动力电接在通水电极杆11或实心电极杆12上，石英 灯辐射加热器即可以通电工作。 其中，本实施例的图1~图5中所述的为平板式的辐射加热器，根据工程需要可以 将加热器设计成圆筒型、圆台型等形式，其基本构成与平板式相同。 本专利技术中的高功率是指辐射加热器所提供的辐射热流密度可达lMff/m2,大面积指 辐射加热器可根据参试结构的尺寸进行设计，总加热面积不受限制。 为了实现高功率的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石英灯辐射加热器，其特征在于：包括反射器(1)、汇流排(3)、石英灯(5)；反射器(1)为板状结构，同时作为汇流排(3)及石英灯(5)的安装支架，在反射器(1)前方，在水平方向上布置多个石英灯(5)，石英灯(5)自身朝向为垂直方向，石英灯(5)垂直方向上下的两端使用石英灯灯头卡子(15)固定于汇流排(3)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永清，肖乃风，王伟，何振威，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11