一种飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置的制作方法

本申请属于飞机强度试验领域，特别涉及一种飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置。

背景技术：

1、随着航空航天事业上的不断发展，对在宽温幅交变环境中工作的复合材料性能的需求日渐急迫。在航空航天领域应用的许多材料是处于宽温幅交变的条件下，其性能变化十分复杂，甚至影响飞行器的正常工作。对于这类复合材料是否能够在这种环境中使用，需要经过试验测试。同时，在很多使用环境是交变温度环境，在这方面的实验研究还很少，特别是急速升降温的宽温幅交变的模拟环境，对研究材料性能有极大的帮助。

2、此外，在可重复使用的高超声速飞行器的单次飞行包括发射、分离、在轨、再入、着陆等过程，热防护结构经历非常复杂的温度变化，从零下一百多度的低温至一千多度的高温，为了保护飞行器内部设备的正常使用，避免在飞行过程中因过热烧毁，需要对可重复使用的热防护结构进行宽温幅循环试验模拟，以验证热防护结构是否满足可重复使用的高超声速飞行器设计要求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，对飞机座舱盖、风挡玻璃等飞行器热防护结构进行急速宽温幅环境模拟。

2、本申请提供的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，主要包括压缩空气喷嘴、液氮喷嘴、加热器及整体支撑结构；

3、所述整体支撑结构为筒体结构，自前向后依次包括气流混合段、试验段及排气段；压缩空气喷嘴及液氮喷嘴设置在整体支撑结构的气流混合段，加热器通过加热器支架安装在所述整体支撑结构的试验段上壁板处，试验件固定在所述整体支撑结构的试验段下壁板处；

4、所述试验件上设置有试验件温度传感器，所述试验件温度传感器连接有温度控制系统，所述温度控制系统被配置成根据试验件温度传感器反馈的温度与需求温度调节压缩空气喷嘴与液氮喷嘴的开关，以及调节所述加热器的输出电压。

5、优选的是，所述整体支撑结构的试验段下壁板处固定有隔热框，所述隔热框上表面加工有凹槽，用于安装试验件。

6、优选的是，所述隔热框由刚性隔热材料制成。

7、优选的是，所述试验件温度传感器粘贴在试验件外表面。

8、优选的是，所述加热器为多个间隔安装在加热器支架底端的加热元件，加热器位于试验件正上方，多个加热元件占据的总面积比试验件大一倍以上。

9、优选的是，所述加热器支架具有滑动杆，滑动杆穿过整体支撑结构的筒壁上的开孔后，与整体支撑结构滑动连接，通过移动滑动杆调节加热器支架底端的加热器与试验件之间的距离，该距离被设置为50mm～300mm。

10、优选的是，所述整体支撑结构的气流混合段在靠近试验段处设置有气流温度传感器，所述气流温度传感器距离气流混合段下表面20mm～30mm。

11、优选的是，所述温度控制系统被配置成：

12、当需要降温时，根据试验件温度传感器反馈的温度与需求温度的差值调节压缩空气喷嘴与液氮喷嘴的电磁比例阀，以输出压缩空气与液氮的混合气流至整体支撑结构内，对试验段中的试验件进行降温；

13、当需要升温时，根据试验件温度传感器反馈的温度与需求温度的差值调节所述加热器的输出电压，以输出热流对试验件进行升温。

14、本申请满足了急速宽温幅模拟试验需求，模拟精度高，温幅宽，装置简单，可靠性高，成本低廉。

技术特征：

1.一种飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，包括压缩空气喷嘴(1)、液氮喷嘴(2)、加热器(4)及整体支撑结构(5)；

2.如权利要求1所述的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，所述整体支撑结构(5)的试验段下壁板处固定有隔热框(8)，所述隔热框(8)上表面加工有凹槽，用于安装试验件(6)。

3.如权利要求2所述的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，所述隔热框(8)由刚性隔热材料制成。

4.如权利要求1所述的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，所述试验件温度传感器(7)粘贴在试验件(6)外表面。

5.如权利要求1所述的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，所述加热器(4)为多个间隔安装在加热器支架(3)底端的加热元件，加热器(4)位于试验件(6)正上方，多个加热元件占据的总面积比试验件(6)大一倍以上。

6.如权利要求1所述的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，所述加热器支架(3)具有滑动杆，滑动杆穿过整体支撑结构(5)的筒壁上的开孔后，与整体支撑结构(5)滑动连接，通过移动滑动杆调节加热器支架(3)底端的加热器(4)与试验件(6)之间的距离，该距离被设置为50mm～300mm。

7.如权利要求1所述的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，所述整体支撑结构(5)的气流混合段在靠近试验段处设置有气流温度传感器(9)，所述气流温度传感器(9)距离气流混合段下表面20mm～30mm。

8.如权利要求1所述的飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置，其特征在于，所述温度控制系统被配置成：

技术总结
本申请属于飞机强度试验领域，特别涉及一种飞行器热防护结构的宽温幅环境模拟试验装置。该装置包括压缩空气喷嘴(1)、液氮喷嘴(2)、加热器(4)及整体支撑结构(5)；所述整体支撑结构(5)为筒体结构，自前向后依次包括气流混合段、试验段及排气段；压缩空气喷嘴(1)及液氮喷嘴(2)设置在整体支撑结构(5)的气流混合段，加热器(4)通过加热器支架(3)安装在所述整体支撑结构(5)的试验段上壁板处，试验件(6)固定在所述整体支撑结构(5)的试验段下壁板处；所述试验件(6)上设置有试验件温度传感器(7)。本申请满足了急速宽温幅模拟试验需求，模拟精度高，温幅宽，装置简单，可靠性高，成本低廉。

技术研发人员：谢亮,燕群,邹学锋,蒋波,西禹
受保护的技术使用者：中国飞机强度研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21