一种超高焓电弧加热器阳极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电弧加热器领域，特别涉及一种应用于气动热地面模拟实验中的超高焓电弧加热器阳极。
【背景技术】
[0002]航天飞行器在再入大气层的过程中，由于其表面受到严重的气动加热及辐射加热，这就需要飞行器装载防热系统。而防热系统的防热材料需要在地面进行气动热实验以考核其防热性能，气动热实验一般在等离子电弧风洞中进行，电弧风洞作为高超音速风洞的一种，利用电弧加热器产生的高焓值气体配合压缩气体模拟高超音速飞行时的高温高压环境。
[0003]随着气动热地面模拟技术的发展，各种类型的电弧加热器被研制出来并应用于气动热地面模拟实验。由于结构和运行方式的限制，各类电弧加热器均有其模拟范围。例如，管状电弧加热器用来模拟高压、低焓环境，片式和段式电弧加热器用于模拟中高压、中低焓环境，高频感应电弧加热器用于模拟低压、高焓环境。但是，在现代气动热地面模拟技术中越来越需要创造极端高温来履行多种功能。其中的一项功能就是模拟地球大气层或者其他行星大气层中的太空飞行或者超音速飞行条件，以考核防热材料的防热性能。例如，飞船返回舱以第二宇宙速度再入大气层，其表面将经受严重的气动加热及辐射加热，周围环境焓值将达到56MJ/kg，此前的加热器均不能提供如此高的焓值。开发研制超高焓电弧加热器是很有必要的，电弧加热器阳极是其中的一个重点和难点研究内容。因此，现有技术中至少存在如下问题，现有技术中的电弧加热器均不能用于模拟超高焓值的环境。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种超高焓电弧加热器阳极，用于解决现有技术中的电弧加热器均不能用于模拟超高焓值的环境。该超高焓电弧加热器阳极的结构提高了气流的焓值。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种超高焓电弧加热器阳极，包括:
[0008]多个阳极端子；
[0009]绝缘环，所述多个阳极端子彼此不相接触地固定在所述绝缘环上，以使所述多个阳极端子之间相互绝缘；
[0010]腔体，其呈锥形，所述腔体内径大的一端与所述绝缘环固定连接，电弧经过所述内径值逐渐变大的腔体时方向发生转向，由此产生的磁场力使等离子体流向所述腔体的中心区域集中并使其加速；
[0011]多个电阻，所述每个电阻的一端均与所述一阳极端子电连接，另一端与电源正极电连接，以通过调节所述电阻的阻值将电弧弧根平均分成多个并附着在所述多个阳极端子上以产生均匀地流场。
[0012]优选的是，所述的超高焓电弧加热器阳极，所述腔体由多个相互绝缘且固定连接的扩张片构成以用来防止电流沿所述腔体表面通过。
[0013]优选的是，所述的超高焓电弧加热器阳极，其特征在于，所述腔体还包括多个绝缘片，所述多个扩张片和所述多个绝缘片以间隔交替的方式排列且相互之间固定连接形成所述腔体。
[0014]优选的是，所述的超高焓电弧加热器阳极，其特征在于，所述每个阳极端子均包括内壳和外壳，在所述每个阳极端子的内壳和外壳之间均设置一供冷水通过的管道，以用来冷却所述每个阳极端子。
[0015]优选的是，所述的超高焓电弧加热器阳极，其特征在于，所述每个扩张片均包括内壳和外壳，在所述每个扩张片的内壳和外壳之间均设置一供冷水通过的管道，以用来冷却所述每个扩张片。
[0016]优选的是，所述的超高焓电弧加热器阳极，其特征在于，在最靠近所述多个阳极端子的那个扩张片上设置一贯穿孔，以使保护气体进入所述腔体中。
[0017]优选的是，所述的超高焓电弧加热器阳极，其特征在于，所述绝缘环和所述每个绝缘片均是由耐高温绝缘材料制成。
[0018]优选的是，所述的超高焓电弧加热器阳极，其特征在于，所述每个阳极端子的内壳和外壳均是由金属材料制成。
[0019]本发明提供的超高焓电弧加热器阳极，由于设置的腔体呈锥形，腔体内径大的一端与所述绝缘环固定连接，当电弧经过所述内径值逐渐变大的腔体时方向发生转向，发生转向的电弧产生的磁场力使等离子体流向所述腔体的中心区域集中并使其加速，腔体的结构使气流在上游发生扰动，使得气流和电弧充分混合，提高了工作气体和电弧的热交换效率，从而提高了气流焓值。绝缘环的设置使所述多个阳极端子彼此不相接触地固定在其上，保证所述多个阳极端子之间相互绝缘;还设置有多个电阻，通过调节所述电阻的阻值将电弧弧根平均分成多个并附着在所述多个阳极端子上，将大电流的电弧分解成均布的小电流电弧，从而产生均匀的流场，同时减少电极烧损使流场更加纯净。因为每个阳极端子均包括内壳和外壳，在所述每个阳极端子的内壳和外壳之间均设置一供冷水通过的管道，以用来冷却所述每个阳极端子，所述每个扩张片也均包括内壳和外壳，在所述每个扩张片的内壳和外壳之间均设置一供冷水通过的管道，以用来冷却所述每个扩张片，在每个阳极端子和每个扩张片中均设置有冷却管道，冷却管道的设置有利于大电流长时间稳定运行。
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述的超高焓电弧加热器阳极的结构示意图；
[0021]图2为本发明所述的超高焓电弧加热器阳极的多个阳极端子分布结构示意图；
[0022]图3为本发明所述的超高焓电弧加热器阳极的扩张片结构示意图；
[0023]图4为本发明所述的超高焓电弧加热器阳极的阳极端子结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]为使本发明技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
[0026]如图1，图2所示，本发明实施例的超高焓电弧加热器阳极，包括:
[0027]多个阳极端子2;绝缘环3，多个阳极端子2彼此不相接触地固定在绝缘环3上，以使多个阳极端子2之间相互绝缘;腔体I，其呈锥形，腔体I内径大的一端与绝缘环3固定连接，电弧经过内径值逐渐变大的腔体I时方向发生转向，由此产生的磁场力使等离子体流向腔体的中心区域集中并使其加速;多个电阻4，每个电阻4的一端均与一阳极端子2电连接，另一端与电源正极电连接，以通过调节电阻的阻值将电弧弧根平均分成多个并附着在多个阳极端子2上以产生均匀地流场。
[0028]需要说明的是，阳极端子的个数和电阻的个数一样，具体的个数可以根据实际情况具体限定，在此不做具体的限定，例如阳极端子的个数和电阻的个数可以设置为12个。腔体和绝缘环之