树脂基防热材料碳化层高温动态热导率测量装置和方法制造方法及图纸

树脂基防热材料碳化层高温动态热导率测量装置和方法，该装置包括石英灯、隔热装置、多层温度测量装置、加热电源、计算机系统和温度采集装置，对待测样品进行非接触一维近似加热，避免了对待测样品的破坏，能够同时测得待测样品多层的温度。本发明专利技术测量方法基于上述测量装置测得的温度，通过反向求解防热材料的热传导方程获得热导率，不需要单独制备碳化层样品，降低了对测量样品的尺寸和外形要求，测量范围较广。同时本发明专利技术测量装置结合本发明专利技术测量方法能够实现一次测量获得多个温度下的热导率，实现了碳化层高温热导率的动态测量。

Resin based thermal protection material, carbonization layer, high temperature dynamic thermal conductivity measuring device and method

Resin based materials carbide layer of high temperature dynamic thermal conductivity measuring device and method, the device comprises a quartz lamp, heat insulation device, multi temperature measuring device, heating power supply, computer system and temperature acquisition device, measured by non-contact heating to the one-dimensional approximation to the sample, to avoid the damage can be measured simultaneously for multilayer samples measuring temperature. The measuring method of the measuring device based on the measured temperature, the thermal conductivity of the heat conduction equation obtained by inverse solution of thermal protection materials, does not require a separate preparation of carbide layer samples, reduce the requirement of measuring sample size and shape, wide measuring range. At the same time, the measuring device combined with the measuring method of the invention can realize the thermal conductivity at a plurality of temperatures at one time, and realize the dynamic measurement of the high temperature thermal conductivity of the carbonized layer.

【技术实现步骤摘要】
树脂基防热材料碳化层高温动态热导率测量装置和方法
本专利技术涉及一种树脂基防热材料碳化层高温动态热导率测量装置和方法，属于固体材料热物性测量

技术介绍
树脂基防热材料是高超声速飞行器防热常用的材料之一。该材料在飞行器飞行过程中会受热发生热解，释放出热解气体，剩余疏松多孔结构的碳化层。研究表明，碳化层的热导率对高超声速飞行器防热结构温度场的准确预测十分重要，特别是对于长时间经历中低热流气动加热载荷的飞行器。目前，大多数材料的热导率难以通过理论计算准确得到。试验方法几乎成为确定材料热导率的唯一途径，应用较为广泛的为热探针法、瞬态平板热源法等。这些方法对测量样品的尺寸和外形要求较高，但是树脂基防热材料加热后形成的碳化层为疏松多孔结构，加工性能较差，难以制备出符合测试要求的样品，即使样品制备成功，在测量过程中样品被破坏的风险也很大。并且上述方法一次只能测量一个温度下的热导率，要测量不同温度下的热导率就需要创造不同的温度环境分次测量，为保证每次测量时材料的温度与环境温度一致，需要将材料在创造的环境装置中放置很长时间，从而增加测量的时间成本，而且放置时间越长，材料热解的可能性越大，影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂基防热材料碳化层高温动态热导率测量装置，其特征在于：包括石英灯(1)、隔热装置(2)、多层温度测量装置、加热电源(7)、计算机系统(8)和温度采集装置(9)；多层温度测量装置包括温度测量塞(4)、测温传感器(5)和热电偶线(6)，温度测量塞(4)由两个半圆柱体拼接而成，内壁上开有n个凹槽，所述n个凹槽中任意两个均不在同一圆周上，每个凹槽中布置有测温传感器(5)，使温度测量塞(4)具有n个测温层；热电偶线(6)连接在测温传感器(5)的两端，并从温度测量塞(4)伸出；石英灯(1)位于隔热装置(2)上方；待测样品(3)和多层温度测量装置均位于隔热装置(2)内部，温度测量塞(4)固定在待测样品...

【技术特征摘要】
1.一种树脂基防热材料碳化层高温动态热导率测量装置，其特征在于：包括石英灯(1)、隔热装置(2)、多层温度测量装置、加热电源(7)、计算机系统(8)和温度采集装置(9)；多层温度测量装置包括温度测量塞(4)、测温传感器(5)和热电偶线(6)，温度测量塞(4)由两个半圆柱体拼接而成，内壁上开有n个凹槽，所述n个凹槽中任意两个均不在同一圆周上，每个凹槽中布置有测温传感器(5)，使温度测量塞(4)具有n个测温层；热电偶线(6)连接在测温传感器(5)的两端，并从温度测量塞(4)伸出；石英灯(1)位于隔热装置(2)上方；待测样品(3)和多层温度测量装置均位于隔热装置(2)内部，温度测量塞(4)固定在待测样品(3)内部，且温度测量塞(4)外表面与待测样品(3)通过密封胶固定连接，热电偶线(6)穿过待测样品(3)并经隔热装置(2)底部的通孔伸出；加热电源(7)的一端与计算机系统(8)的一端连接，加热电源(7)的另一端与石英灯(1)连接；计算机系统(8)的另一端与温度采集装置(9)的一端连接；温度采集装置(9)的另一端与热电偶线(7)连接。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述温度测量塞(4)采用与待测样品(3)相同的材料制成。3.利用权利要求2所述测量装置测量树脂基防热材料碳化层高温动态热导率的方法，其特征在于包括如下步骤：(3.1)打开加热电源，温度采集装置(9)通过热电偶线(6)实时采集每个测温传感器(5)的温度，并输出给计算机系统(8)；(3.2)计算机系统(8)根据温度采集装置(9)的输出数据，获得0-tf秒内，待测样品每一层的温度历程，其中待测样品的第m层温度是指温度测量塞(4)第m层凹槽中测温传感器测得的温度值，m值为从1到n的自然数，n为温度测量塞(4)的层数；(3.3)建立如下目标函数：其中J为最小时计算得到的待测样品碳化层热导率即为实际待测样品碳化层热导率；式中，为待测样品第t秒时第m层的温度，T(xm,t)为待测样品第t秒时第m层的温度计算值，xm为温度测量塞(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娜，杨驰，张利嵩，应伟，那伟，曹宇清，景昭，石宝丽，梁欢，徐莹，陈政伟，王菲，高莹莹，孔维萱，
申请(专利权)人：北京航天长征飞行器研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11