一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置及其使用方法，涉及飞行器材料测试技术领域，其中所述装置包括飞行器部件、坩埚、耐火砖、试验台、烧蚀系统、温度测量系统和温度控制系统，可以提供高于1750度的热环境，模拟飞行器部件服役的气动加热环境；所述使用方法包括以下步骤：S1，设置试验器材，进行加热环境预处理，对温控系统进行预置；S2，保持温控系统配置，进行服役热环境考核试验；S3，测量飞行器部件表面温度分布情况并记录。通过设置两个工作环境，包括加热环境和服役热环境，来分段加热至所需的试验热环境，将铂铑热电偶替换为尺寸较小的晶体传感器，实现飞行器部件高温加热的同步在线监测、不损坏流场和原位测量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及飞行器材料测试
，尤其涉及一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]飞行器是在大气层内或者大气层外飞行的器械。飞行器分为3类：航空器、航天器、火箭和导弹。在大气层内飞行的称为航空器，如气球、飞艇、飞机等。它们靠空气的静浮力或空气相对运动产生的空气动力升空飞行。在太空飞行的称为航天器，如人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等。它们在运载火箭的推动下获得必要的速度进入太空，然后依靠惯性做与天体类似的轨道运动。
[0003]随着人类对飞行器性能的要求逐步提高，飞行器的速度和航程也进一步提高，而相应的热环境也更加恶劣，因此飞行器的地面高温(大于1750
°
)热环境测试技术的发展也更为关键。而目前能够实现飞行器部件高温加热以及不损坏流场、同步在线监测和原位测量的高温测试技术较少，传统的高温测试技术不能满足目前飞行器服役环境的热环境及高温测量技术需求。
[0004]中国专利CN102879423B《高超声速飞行器材料1800度有氧环境下单侧面高温试验装置》公开了一种高超声速飞行器材料1800度有氧环境下单侧面高温试验装置，复现有氧环境下的高马赫数飞行器单侧面飞行热环境，测量高超声速飞行器材料在极端有氧高温环境下的隔热特性参数，采用热电偶温度传感器来测量飞行器材料的表面温度，然而热电偶温度传感器尺寸较大，会影响飞行器材料表面的流场，模拟程度不够。

技术实现思路
/>[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置及其使用方法，用于解决传统的高温测试技术不能满足目前飞行器服役环境的热环境及高温测量技术需求的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置，包括飞行器部件、坩埚、耐火砖、试验台；
[0007]所述试验台设置于地面上，用于承载耐火砖；
[0008]所述耐火砖设置于试验台上，用于隔绝坩埚和试验台；
[0009]所述坩埚设置于耐火砖上，用于放置飞行器部件；
[0010]其特征在于，还包括烧蚀系统、温度测量系统和温度控制系统；
[0011]所述烧蚀系统设置于飞行器部件上方的一侧，用于提供高温高压的超音速焰流；
[0012]所述温度测量系统设置于飞行器部件上方的另一侧，用于测量并记录飞行器部件表面的温度；
[0013]所述温度控制系统与温度测量系统信号连接，用于飞行器部件温度调控。
[0014]优选的，所述烧蚀系统包括往复运动机构、燃烧室、拉法尔喷管、电磁阀、比例控制
器、航空煤油储罐和液氧储罐；
[0015]所述往复运动机构固定设置于飞行器部件上方的一侧，用于根据飞行器部件的尺寸进行运动轨迹的模拟；
[0016]所述燃烧室悬挂于往复运动机构下方，用于燃烧可燃气体；
[0017]所述拉法尔喷管与燃烧室连接，位于飞行器部件和燃烧室之间，用于喷出高温高压的超音速焰流；
[0018]所述电磁阀与燃烧室连接，与拉法尔喷管对侧设置，用于开启烧蚀系统；
[0019]所述比例控制器设置于燃烧室的表面，用于调控航空煤油和氧气的比例；
[0020]所述航空煤油储罐和液氧储罐与燃烧室连接并位于其下方，用于提供航空煤油和氧气。
[0021]优选的，所述温度测量系统包括铂铑热电偶、测温晶体、红外热成像仪和温度记录仪；
[0022]所述铂铑热电偶放置于飞行器部件表面，用于在预处理阶段将温度数据传输给温度记录仪；
[0023]所述测温晶体放置于飞行器部件表面，用于在飞行器部件服役热环境阶段将温度数据传输至温度记录仪；
[0024]所述红外热成像仪设置于飞行器部件的另一侧，与拉法尔喷管对侧，用于实时监测飞行器部件表面温度变化情况；
[0025]所述温度记录仪设置于飞行器部件上方，用于记录飞行器部件表面的温度分布情况。
[0026]另一方面，本专利技术还提供一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置的使用方法，包括以下步骤：
[0027]S1，设置试验器材，进行加热环境预处理，对温控系统进行预置；
[0028]S2，保持温控系统配置，进行服役热环境考核试验；
[0029]S3，测量飞行器部件表面温度分布情况并记录。
[0030]优选的，步骤S1具体包括：
[0031]通过比例控制器调整航空煤油和氧气的比例，氧气将航空煤油充分雾化后形成可燃混合气进入燃烧室，将其点燃后生成高温高压燃气，经拉法尔喷管点火燃烧后形成高温高压的超音速焰流，完成加热环境预处理。
[0032]更进一步优选的，步骤S1具体包括：
[0033]在飞行器部件的主要测温点处布置铂铑热电偶，温控系统根据铂铑热电偶反馈的温度信号，调度往复运动机构的运动速度以及电磁阀开度，记录调控好的往复运动机构的运动速度及电磁阀开度的周期性变化情况，完成对温控系统进行预置。
[0034]优选的，步骤S2具体包括：
[0035]在进行服役热环境考核试验时，将主要测温点处的铂铑热电偶替换为测温晶体，减少对飞行器部件表面流场的影响，复现飞行器部件的服役热环境。
[0036]更进一步优选的，步骤S2具体包括：
[0037]通过红外热成像仪实时监测飞行器部件表面温度变化并记录。
[0038]更进一步优选的，步骤S2具体包括：
[0039]所述测温晶体不附加支撑件或引线，布置在飞行器部件表面不影响原温度场，尺寸0.2毫米，最高测温达1800℃，误差小于1.5％。
[0040]本专利技术的一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置及其使用方法相对于现有技术具有以下有益效果：
[0041](1)通过采用加热温度可达1750度以上的高温加热装置，模拟飞行器部件服役的气动加热环境，调控往复运动机构的运行速度来根据飞行器部件的尺寸进行运动轨迹模拟；
[0042](2)设置两个工作环境，首先通过加热环境预处理，对温控系统进行预置，然后保持温控系统的配置不变，替换铂铑热电偶为测温晶体，开始服役热环境考核试验，实现了高温加热时不损坏流场和原位测量；
[0043](3)配合红外热成像仪，测量飞行器部件表面的温度分布，并使用温度记录仪记录，便于人员对加热环境和服役热环境进行精确调控，实现了同步在线监测。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术的一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置结构示意图；
[0046]图2为本专利技术的一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置，包括飞行器部件(1)、坩埚(2)、耐火砖(3)、试验台(4)；所述试验台(4)设置于地面上，用于承载耐火砖(3)；所述耐火砖(3)设置于试验台(4)上，用于隔绝坩埚(2)和试验台(4)；所述坩埚(2)设置于耐火砖(3)上，用于放置飞行器部件(1)；其特征在于，还包括烧蚀系统(5)、温度测量系统(6)和温度控制系统(7)；所述烧蚀系统(5)设置于飞行器部件(1)上方的一侧，用于提供高温高压的超音速焰流；所述温度测量系统(6)设置于飞行器部件(1)上方的另一侧，用于测量并记录飞行器部件(1)表面的温度；所述温度控制系统(7)与温度测量系统(6)信号连接，用于飞行器部件(1)温度调控。2.如权利要求1所述的一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置，其特征在于，所述烧蚀系统(5)包括往复运动机构(51)、燃烧室(52)、拉法尔喷管(53)、电磁阀(54)、比例控制器(55)、航空煤油储罐(56)和液氧储罐(57)；所述往复运动机构(51)固定设置于飞行器部件(1)上方的一侧，用于根据飞行器部件(1)的尺寸进行运动轨迹的模拟；所述燃烧室(52)悬挂于往复运动机构(51)下方，用于燃烧可燃气体；所述拉法尔喷管(53)与燃烧室(52)连接，位于飞行器部件(1)和燃烧室(52)之间，用于喷出高温高压的超音速焰流；所述电磁阀(54)与燃烧室(52)连接，与拉法尔喷管(53)对侧设置，用于开启烧蚀系统(5)；所述比例控制器(55)设置于燃烧室(52)的表面，用于调控航空煤油和氧气的比例；所述航空煤油储罐(56)和液氧储罐(57)与燃烧室(52)连接并位于其下方，用于提供航空煤油和氧气。3.如权利要求2所述的一种用于飞行器部件热环境考核测试的装置，其特征在于，所述温度测量系统(6)包括铂铑热电偶(61)、测温晶体(62)、红外热成像仪(63)和温度记录仪(64)；所述铂铑热电偶(61)放置于飞行器部件(1)表面，用于在预处理阶段将温度数据传输给温度记录仪(64)；所述测温晶体(62)放置于飞行器部件(1)表面，用于在飞行器部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华坪，刘德峰，信杨，李欣，胡杰翔，周奇，张益敢，吴金红，罗荣敏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：