一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置及方法，该装置包括加热箱和设置在所述加热箱内对空天飞机试验件进行加热的循环加热组件；所述循环加热组件通过夹持组件安装在所述加热箱内；该方法包括：一、安装超高温加热装置；二、启动超高温加热装置；三、监测空天飞机试验件的温度。本发明专利技术通过在循环加热管内设置了加热内管和冷却水管，在加热的过程中通过冷却水对加热内管进行冷却，有效地降低了循环加热管灯管与灯头的服役温度，提高了加热内管的使用周期；所述冷却内管壁为U字形结构，可将灯头有效地避开加热区域，从而提高灯管灯头的使用寿命，提高了循环加热管的极限温度和使用寿命，创造了良好的经济效益。创造了良好的经济效益。创造了良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置及方法


[0001]本专利技术属于空天飞机气动热环境模拟
，尤其是涉及一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置及方法。

技术介绍

[0002]航空航天飞机，简称空天飞机，在现在和未来的航空发展中的地位越来越重要，随着世界各国在航空航天飞行器领域的高度发展，在航空航天飞行器进行高超声速飞行后出现的气动加热现象非常严重，航空航天飞行器的外壳温度将超过1200
°
C；而面对气动热产生的高温，难免会降低航空航天飞行器外壳的强度极限和飞行器结构的承载能力，使飞行器材料产生热变形，破坏部件的气动外形并影响安全飞行，为了保证航空航天飞行器的飞行安全，需要对航空航天飞行器进行超高温模拟试验，在进行超高温模拟试验时，常选用钨卤素灯作为航空航天飞行器的加热元件，钨卤素灯是通过钨灯丝辐射对结构进行加热，且钨卤素灯灯管中存有卤素气体以保证蒸发的钨蒸汽不会遇冷凝结到灯的外壁上，从而保障钨灯丝的寿命。
[0003]目前，对航空航天飞行器进行超高温模拟试验，一般采用石英灯进行加热，采用石英玻璃作为灯管管壁，石英玻璃在1200℃以上工况时存在逐渐软化等现状等缺陷，在高温下容易形成鼓包甚至损坏，无法在该工况下长时间输出高热流；且在试验中灯头过于靠近加热区也会限制了石英灯的整体寿命；另外，在对航空航天飞行器加热的过程中，测试人员往往只能实行单一的温度控制来对航空航天飞行器进行测试，不利于体现航空航天飞行器整体的加热性能，从而影响对航空航天飞行器在加热过程中的热变形分析和强度极限分析。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，通过在循环加热管内设置了加热内管和冷却水管，在加热的过程中通过冷却水对加热内管进行冷却，有效地降低了循环加热管灯管与灯头的服役温度，提高了加热内管的使用周期；所述冷却内管壁为U字形结构，可将灯头有效地避开加热区域，从而提高灯管灯头的使用寿命，提高了循环加热管的极限温度和使用寿命，创造了良好的经济效益。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：包括设置在空天飞机试验件上方的加热箱和设置在所述加热箱内对空天飞机试验件进行加热的循环加热组件；所述循环加热组件通过夹持组件安装在所述加热箱内；所述加热箱包括水平设置的底板、水平设置在所述底板正上方的反射顶板单元、以及竖向设置在所述底板和反射顶板单元之间的侧板组件；所述底板、所述反射顶板单元、以及所述侧板组件围成封闭的箱体结构；
所述反射顶板单元包括水平设置的反射顶板和两个均竖向设置且对称布设在所述反射顶板两侧的反射侧部挡板，所述反射顶板和两个反射侧部挡板一体成型，所述反射顶板和两个反射侧部挡板围成门字形顶板件，所述反射顶板单元的开口朝向所述循环加热组件；所述反射顶板的顶部设置有电源接头；所述空天飞机试验件的外表面上设置有温度传感器，所述温度传感器与控制器连接；所述循环加热组件包括多个均水平设置在所述底板上的循环加热管，多个所述循环加热管沿所述加热箱的宽度方向布设；所述循环加热管包括水平设置在所述底板上的外管壁、均水平设置在所述外管壁内的加热内管和冷却水管、以及设置在所述外管壁两端的外接接头；所述外管壁为U字形结构，所述外管壁的内部为中空结构；所述加热内管的侧面和冷却水管的侧面紧贴，且所述加热内管的中轴线和冷却水管的中轴线相平行；所述加热内管和冷却水管均与所述外接接头连通；所述夹持组件包括竖向设置在所述循环加热管一端的第一夹持件和竖向设置在所述循环加热管另一端的第二夹持件，所述第一夹持件和所述第二夹持件对称布设在所述反射顶板的两端；所述第一夹持件竖向布设在所述反射顶板和所述第一侧板之间，所述第一夹持件通过螺栓和所述反射顶板连接且与所述反射顶板连通；所述第二夹持件竖向布设在所述反射顶板和所述第二侧板之间，所述第二夹持件通过螺栓和所述反射顶板连接且与所述反射顶板连通；所述加热内管的一端和所述第一夹持件连通，所述加热内管的另一端和所述第二夹持件连通；所述冷却水管的一端和所述第一夹持件连通，所述冷却水管的另一端和所述第二夹持件连通。
[0006]上述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述底板为石英玻璃板。
[0007]上述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述侧板组件包括两个均竖向设置在所述底板上的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板对称布设在所述底板的顶面上；所述第一侧板的底部固定在所述底板的顶面上，所述第一侧板的顶部通过螺栓和所述反射顶板连接；所述第二侧板的底部固定在所述底板的顶面上，所述第二侧板的顶部通过螺栓和所述反射顶板连接；所述第一侧板的上侧开设有供螺栓安装的第一安装孔，所述第二侧板的上侧开设有供螺栓安装的第二安装孔。
[0008]上述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述反射顶板的顶部开设有供所述电源接头安装的通孔，所述反射顶板的顶部开设有循环水通道口；所述反射顶板的两端均开设有第一主连通孔和第二主连通孔，所述通孔和所述第一主连通孔连通，所述循环水通道口和所述第二主连通孔连通，所述反射顶板的两端面上均开设有供所述螺栓安装的第三安装孔。
[0009]上述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述加热内管包括水平设置在所述外管壁内的加热内管壁和设置在所述加热内管壁端部的电路接头，所述加热内管壁内设置有钨灯丝，所述钨灯丝和两端的电路接头连接，所述电路接头布设在所述外接接头内；所述加热内管壁内填充有卤素气体。
[0010]上述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述冷却水管包括水平设置在所述外管壁内且与所述加热内管壁侧面紧贴的冷却内管壁和设置
在所述冷却内管壁两端的水冷接头，所述冷却内管壁的内部为中空结构，所述冷却内管壁和水冷接头连通，所述水冷接头布设在所述外接接头内。
[0011]上述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述第一夹持件和所述第二夹持件的结构均相同，所述第一夹持件和所述第二夹持件上均开设有多个连通通道，多个所述连通通道沿所述底板的宽度方向布设，所述连通通道的数量和所述循环加热管的数量相等且一一对应；所述第一夹持件和所述第二夹持件的上部均开设有与连通通道连通的第一辅助连通孔和第二辅助连通孔，所述第一辅助连通孔和所述第一主连通孔配合，所述第二辅助连通孔和所述第二主连通孔配合。
[0012]本专利技术还提供了一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置对空天飞机试验件进行加热的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、安装超高温加热装置：在待测试的空天飞机试验件的上方安装超高温加热装置，使所述底板布设在靠近待测试的所述空天飞机试验件的顶部；并在所述空天飞机试验件的外表面上安装温度传感器，在电源接头上连接外接电源，在所述循环水通道口上连接外接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：包括设置在空天飞机试验件（15）上方的加热箱和设置在所述加热箱内对空天飞机试验件（15）进行加热的循环加热组件；所述循环加热组件通过夹持组件安装在所述加热箱内；所述加热箱包括水平设置的底板（7）、水平设置在所述底板（7）正上方的反射顶板单元、以及竖向设置在所述底板（7）和反射顶板单元之间的侧板组件；所述底板（7）、所述反射顶板单元、以及所述侧板组件围成封闭的箱体结构；所述反射顶板单元包括水平设置的反射顶板（6）和两个均竖向设置且对称布设在所述反射顶板（6）两侧的反射侧部挡板（12），所述反射顶板（6）和两个反射侧部挡板（12）一体成型，所述反射顶板（6）和两个反射侧部挡板（12）围成门字形顶板件，所述反射顶板单元的开口朝向所述循环加热组件；所述反射顶板（6）的顶部设置有电源接头（8）；所述空天飞机试验件（15）的外表面上设置有温度传感器（14），所述温度传感器（14）与控制器（13）连接；所述循环加热组件包括多个均水平设置在所述底板（7）上的循环加热管（1），多个所述循环加热管（1）沿所述加热箱的宽度方向布设；所述循环加热管（1）包括水平设置在所述底板（7）上的外管壁（1
‑
1）、均水平设置在所述外管壁（1
‑
1）内的加热内管（1
‑
2）和冷却水管（1
‑
3）、以及设置在所述外管壁（1
‑
1）两端的外接接头（1
‑
4）；所述外管壁（1
‑
1）为U字形结构，所述外管壁（1
‑
1）的内部为中空结构；所述加热内管（1
‑
2）的侧面和冷却水管（1
‑
3）的侧面紧贴，且所述加热内管（1
‑
2）的中轴线和冷却水管（1
‑
3）的中轴线相平行；所述加热内管（1
‑
2）和冷却水管（1
‑
3）均与所述外接接头（1
‑
4）连通；所述夹持组件包括竖向设置在所述循环加热管（1）一端的第一夹持件（4）和竖向设置在所述循环加热管（1）另一端的第二夹持件（5），所述第一夹持件（4）和所述第二夹持件（5）对称布设在所述反射顶板（6）的两端；所述第一夹持件（4）竖向布设在所述反射顶板（6）和所述第一侧板（2）之间，所述第一夹持件（4）通过螺栓和所述反射顶板（6）连接且与所述反射顶板（6）连通；所述第二夹持件（5）竖向布设在所述反射顶板（6）和所述第二侧板（3）之间，所述第二夹持件（5）通过螺栓和所述反射顶板（6）连接且与所述反射顶板（6）连通；所述加热内管（1
‑
2）的一端和所述第一夹持件（4）连通，所述加热内管（1
‑
2）的另一端和所述第二夹持件（5）连通；所述冷却水管（1
‑
3）的一端和所述第一夹持件（4）连通，所述冷却水管（1
‑
3）的另一端和所述第二夹持件（5）连通。2.根据权利要求1所述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述底板（7）为石英玻璃板。3.根据权利要求1所述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述侧板组件包括两个均竖向设置在所述底板（7）上的第一侧板（2）和第二侧板（3），所述第一侧板（2）和第二侧板（3）对称布设在所述底板（7）的顶面上；所述第一侧板（2）的底部固定在所述底板（7）的顶面上，所述第一侧板（2）的顶部通过螺栓和所述反射顶板（6）连接；所述第二侧板（3）的底部固定在所述底板（7）的顶面上，所述第二侧板（3）的顶部通过螺栓和所述反射顶板（6）连接；所述第一侧板（2）的上侧开设有供螺栓安装的第一安装孔（2
‑
1），所述第二侧板（3）的上侧开设有供螺栓安装的第二安装孔（3
‑
1）。4.根据权利要求3所述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述反射顶板（6）的顶部开设有供所述电源接头（8）安装的通孔（6
‑
1），所述反射顶板（6）的顶部开设有循环水通道口（6
‑
2）；所述反射顶板（6）的两端均开设有第一主连通孔（6
‑
3）和第二主连通孔（6
‑
5），所述通孔（6
‑
1）和所述第一主连通孔（6
‑
3）连通，所述循环水通道口（6
‑
2）和所述第二主连通孔（6
‑
5）连通，所述反射顶板（6）的两端面上均开设有供所述螺栓安装的第三安装孔（6
‑
4）。5.根据权利要求1所述的一种空天飞机热环境模拟用模块化超高温加热装置，其特征在于：所述加热内管（1
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2）包括水平设置在所述外管壁（1
‑
1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁军，江鹏，王销彬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：