一种用于低温模型可靠性验证的动态试验平台的制作方法

本发明属于风洞试验，具体涉及一种用于低温模型可靠性验证的动态试验平台。

背景技术：

1、低温绝热动态试验平台用于低温试验模型部件在低温工况下的结构强度和可靠性验证。低温绝热动态试验平台主要由真空绝热舱体和振动机构组成，振动机构通过连接件驱动试验件在绝热舱体内模拟风洞试验过程中的简谐振动。

2、目前，低温试验平台大多是仅能模拟温度环境的静态试验平台，无法同时模拟风洞试验过程中的静、动态载荷。而且，低温试验平台设备尺寸较大，不具备带有动态密封和实时观察功能的接口。

3、当前，亟需发展一种新型的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于低温模型可靠性验证的动态试验平台。

2、本发明的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台，其特点是，所述的试验平台包括通过支腿固定在底座上的真空绝热舱体，还包括通过支架固定在底座上的振动机构；真空绝热舱体和振动机构之间连接有波纹管；

3、真空绝热舱体的顶面设置有观察窗；真空绝热舱体内腔的底面上固定有工件支座，工件支座上固定试验件；真空绝热舱体内设置有喷嘴，喷嘴外接低温气体储罐，喷嘴的喷口对准试验件的中心；

4、振动机构包括偏心电机和弹簧，偏心电机的输出端通过弹簧连接连接件，连接件穿过波纹管进入真空绝热舱体连接试验件；

5、低温气体储罐内的低温气体从喷嘴喷洒在试验件上，在真空绝热舱体内形成了可控的低温环境，振动机构驱动连接件带动试验件进行简谐振动。

6、进一步地，所述的低温气体储罐存储液态氮气或者液态空气。

7、进一步地，所述的真空绝热舱体分为内、外两层，层间的真空度为1×10-3pa；

8、真空绝热舱体采用水平安装方式，真空绝热舱体内腔的气流采用上进下出方式；真空绝热舱体的前端面设置有口盖，真空绝热舱体的后端面设置有排气口，口盖的高度高于排气口的高度；口盖打开，真空绝热舱体内进入常温空气；排气口打开，真空绝热舱体内的低温气体或者液化低温气体气化后流出真空绝热舱体；

9、真空绝热舱体的顶面设置有上法兰，上法兰通过若干个沿周向分布的螺钉固定观察窗。

10、进一步地，所述的观察窗采用双层石英玻璃，层间真空度为1×10-3pa，在真空绝热舱体外部，采用0.3mpa的常温空气对外层石英玻璃表面进行持续吹扫，避免观察窗结霜。

11、进一步地，所述的波纹管与连接件之间的空腔内设置有加热装置和密封装置，加热装置用于加热空腔内的空气，避免真空绝热舱体的低温通过连接件降低振动机构的工作温度，密封装置避免空腔内的空气升高真空绝热舱体的温度。

12、进一步地，所述的喷嘴采用铰链固定，通过铰链调节喷嘴出口相对试验件的角度和距离；喷嘴具有若干个，根据试验需求进行布置和开启。

13、本发明的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台中的真空绝热舱体采用真空结构设计，能够减少低温绝热动态试验平台的外形尺寸和重量，降低真空绝热舱体内的冷量流失。真空绝热舱体与振动机构通过波纹管隔离，真空绝热舱体通过支腿独立固定在底座上，能够提高试验平台的刚度，降低振动载荷对设备自身结构的破坏。真空绝热舱体顶面上固定上法兰，能够提高真空绝热舱体强度、空间利用率和制冷效率。

14、本发明的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台中的观察窗采用双层真空结构，在满足视场监测需求的同时，能够减少结构漏冷，通过热风吹扫能够避免观察窗表面结霜。

15、本发明的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台中的喷嘴采用铰链结构喷嘴，通过调节喷嘴出口相对试验件的角度和距离，能够满足不同尺寸规格的试验件要求，提高试验件的降温效率。

16、本发明的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台中的波纹管与连接件之间设置加热密封装置，在不同振动幅度下均能够有效减少绝热舱内低温气体泄漏，阻止冷量向振动机构传递。

17、本发明的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台中的振动机构，能够通过调整控制参数改变振动频率和振幅输出，满足不同试验工况需要，通过较短连接件可以缩短载荷传递路径，提高系统刚度。

18、简而言之，本发明的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台减小了外形尺寸，解决了装置漏冷问题和结霜等问题，具备温度可控的试验舱室，实现了频率和载荷可控的振动输入，解决了低温试验模型部件在实验室无法进行低温试验工况下结构强度和可靠性验证问题，是一种能够在较大温度范围内、较宽载荷条件下，模拟低温试验环境，实现一定频率和振幅载荷条件下模型部件动态试验的试验平台。

技术特征：

1.一种用于低温模型可靠性验证的动态试验平台，其特征在于，所述的试验平台包括通过支腿（13）固定在底座（1）上的真空绝热舱体（2），还包括通过支架（15）固定在底座（1）上的振动机构（12）；真空绝热舱体（2）和振动机构（12）之间连接有波纹管（6）；

2.根据权利要求1所述的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台，其特征在于，所述的低温气体储罐存储液态氮气或者液态空气。

3.根据权利要求1所述的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台，其特征在于，所述的真空绝热舱体（2）分为内、外两层，层间的真空度为1×10-3pa；

4.根据权利要求1所述的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台，其特征在于，所述的观察窗（5）采用双层石英玻璃，层间真空度为1×10-3pa，在真空绝热舱体（2）外部，采用0.3mpa的常温空气对外层石英玻璃表面进行持续吹扫，避免观察窗（5）结霜。

5.根据权利要求1所述的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台，其特征在于，所述的波纹管（6）与连接件（11）之间的空腔内设置有加热装置和密封装置，加热装置用于加热空腔内的空气，避免真空绝热舱体（2）的低温通过连接件（11）降低振动机构（12）的工作温度，密封装置避免空腔内的空气升高真空绝热舱体（2）的温度。

6.根据权利要求1所述的用于低温模型可靠性验证的动态试验平台，其特征在于，所述的喷嘴（9）采用铰链固定，通过铰链调节喷嘴（9）出口相对试验件（10）的角度和距离；喷嘴（9）具有若干个，根据试验需求进行布置和开启。

技术总结
本发明属于风洞试验技术领域，公开了一种用于低温模型可靠性验证的动态试验平台。本发明的低温绝热动态试验平台包括底座、真空绝热舱体、口盖、上法兰、观察窗、波纹管、排气口、工件支座、喷嘴、试验件、连接件和振动机构；工件支座、喷淋机构和试验件设置在真空绝热舱体内腔中，振动机构的底面固定在底座上，振动机构上部通过连接件穿过波纹管组件与试验件连接。本发明的低温绝热动态试验舱具备温度可控的试验舱室，频率和载荷可控的振动输入，解决了低温试验模型部件在实验室无法进行低温试验工况下结构强度和可靠性验证问题，是一种较大温度范围内、较宽载荷条件下模拟低温试验环境的试验平台。

技术研发人员：赵宽,刘大伟,黄攀宇,马东平,李多,胡威,鲍禄强,杨晓峰,胡洪学,邹大军,谢晨雨,尹小华
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13