專利名稱：一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隔熱性能試驗(yàn)裝置，特別涉及一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在世界各主要國(guó)家競(jìng)相發(fā)展超高聲速飛行器，以期在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中能實(shí)現(xiàn)快速到達(dá)全球，實(shí)施有效的突防，從而快速精準(zhǔn)地打擊作戰(zhàn)目標(biāo)。隨著超高聲速飛行器的飛行速度大幅度提高，飛行器將面臨著嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱問題。氣動(dòng)加熱是因?yàn)榫o貼飛行器表面的氣體與飛行器摩擦所致。貼近飛行器的氣體在飛行器結(jié)構(gòu)表面發(fā)生復(fù)雜的熱交換過程，這個(gè)過程包括氣體分子之間的熱傳導(dǎo)、氣體組分?jǐn)U散傳熱、氣體分解以及氣體原子重組所帶來的熱流交換。根據(jù)相關(guān)資料顯示，超高聲速飛行器前端天線罩錐部的瞬時(shí)熱流密度可超過1.2KW/m2，駐點(diǎn)溫度可高達(dá)1200°C。航天飛機(jī)在重返大氣層時(shí)局部最高溫度可達(dá)到1800°C。這嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱會(huì)顯著降低超高聲速飛行器材料的強(qiáng)度極限和飛行器結(jié)構(gòu)的承載能力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱變形，從而破壞飛行器部件的氣動(dòng)外形并影響飛行器結(jié)構(gòu)的安全性能，因此進(jìn)行超高聲速飛行器的研究，熱防護(hù)問題是必須要解決的。這就要求對(duì)熱防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)的隔熱性能進(jìn)行反復(fù)的地面試驗(yàn)研究，目前研究較多的是金屬熱防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的面板最上層是高溫合金蜂窩板。由于真實(shí)模擬超高速飛行器氣動(dòng)加熱過程比較難以實(shí)現(xiàn)，實(shí)際研究高溫合金蜂窩板隔熱性能都是采用外加熱源模擬氣動(dòng)加熱，常見的是石英燈管或石墨加熱器等，但這些方法一般存在能耗大、溫升慢，熱流密度不易精確控制等缺陷。因此本發(fā)明提供的一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，能耗小，操作簡(jiǎn)單，可方便、快速改變溫度，能準(zhǔn)確有效地對(duì)蜂窩板的隔熱性能進(jìn)行測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，能耗小，操作簡(jiǎn)單，可方便、快速改變溫度，能準(zhǔn)確有效地對(duì)蜂窩板的隔熱性能進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置，待測(cè)試件為高溫合金蜂窩板，其特征在于，包括激光器、控制器、光路調(diào)節(jié)器、試驗(yàn)夾具、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述激光器與控制器一端連接，所述控制器另一端與光路調(diào)節(jié)器連接，所述激光器與光路調(diào)節(jié)器在控制器作業(yè)下將發(fā)出的激光束按實(shí)驗(yàn)要求輻射到高溫合金蜂窩板上，對(duì)其進(jìn)行快速加熱，所述試驗(yàn)夾具包括框架、隔熱材料和隔熱材料托架，所述高溫合金蜂窩板放置在框架內(nèi)部，且框架底部四周設(shè)有支腿，所述高溫合金蜂窩板四周通過隔熱材料與框架隔離，所述高溫合金蜂窩板底部用隔熱材料托架托住，且高溫合金蜂窩板的上表面和下表面分別按實(shí)驗(yàn)需要設(shè)有相應(yīng)溫度傳感器，所述溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。所述一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置中的試驗(yàn)方法如下:
(I)先將高溫合金蜂窩板放置在試驗(yàn)夾具內(nèi)；(2)調(diào)整激光器、控制器和光路調(diào)節(jié)器，使激光輸出恰好滿足待測(cè)試件的加熱范圍要求；(3)按照試驗(yàn)要模擬的熱流密度曲線，編制激光功率控制程序；(4)調(diào)整好激光功率控制程序，確認(rèn)各試驗(yàn)裝置正確無誤后開始試驗(yàn)；(5)從與溫度傳感器相連的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理、分析。


圖1為一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置中的試驗(yàn)夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法中的模擬熱流密度曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1、圖2所示，一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置，待測(cè)試件為高溫合金蜂窩板10，包括激光器1、控制器2、光路調(diào)節(jié)器3、試驗(yàn)夾具、溫度傳感器8和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11，其中，激光器I與控制器2 —端連接，同時(shí)控制器2另一端與光路調(diào)節(jié)器3連接，其中，激光器I與光路調(diào)節(jié)器3在控制器2作業(yè)下將發(fā)出的激光束4輻射到高溫合金蜂窩板10上。試驗(yàn)夾具包括框架6、隔熱材料5和隔熱材料托架7，所述高溫合金蜂窩板10放置在框架6內(nèi)部，且框架6底部四周設(shè)有支腿9，高溫合金蜂窩板10四周通過隔熱材料5與框架6隔離，同時(shí)，高溫合金蜂窩板10底部用隔熱材料托架7托住，且高溫合金蜂窩板10的上表面和下表面分別設(shè)有溫度傳感器8，所述溫度傳感器8與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11連接。該試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法的過程如下:(I)先將高溫合金蜂窩板10放置在試驗(yàn)夾具內(nèi)，(2)調(diào)整激光器1、控制器2和光路調(diào)節(jié)器3，使激光輸出恰好滿足待測(cè)試件的加熱范圍要求，(3)按照試驗(yàn)要模擬的熱流密度曲線，如圖3所示，編制激光功率控制程序，(4)調(diào)整好激光功率控制程序，確認(rèn)各試驗(yàn)裝置正確無誤，開始激光輻射加熱試驗(yàn)，(5)從與溫度傳感器8相連的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理、分析。這種試驗(yàn)裝置的突出優(yōu)點(diǎn)是激光能夠方便快速的改變功率和聚焦光斑直徑，能方便的模擬超高聲速飛行器氣動(dòng)加熱過程，能夠按照各種飛行器表面氣動(dòng)加熱的熱流密度曲線對(duì)各種待測(cè)試件進(jìn)行輻射加熱，以便準(zhǔn)確有效地對(duì)各種待測(cè)試件的隔熱性能進(jìn)行測(cè)試。綜上，本發(fā)明提供的一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗小，操作簡(jiǎn)單，可方便、快速改變溫度，能準(zhǔn)確有效地對(duì)蜂窩板隔熱性能進(jìn)行測(cè)試。以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式。顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其他場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置，待測(cè)試件為高溫合金蜂窩板，其特征在于，包括激光器、控制器、光路調(diào)節(jié)器、試驗(yàn)夾具、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述激光器與控制器一端連接，所述控制器另一端與光路調(diào)節(jié)器連接，所述激光器與光路調(diào)節(jié)器在控制器作業(yè)下將發(fā)出的激光束輻射到高溫合金蜂窩板上，所述試驗(yàn)夾具包括框架、隔熱材料和隔熱材料托架，所述高溫合金蜂窩板放置在框架內(nèi)部，且框架底部四周設(shè)有支腿，所述高溫合金蜂窩板四周通過隔熱材料與框架隔離，所述高溫合金蜂窩板底部用隔熱材料托架托住，且高溫合金蜂窩板的上表面和下表面分別設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法如下: (1)先將高溫合金蜂窩板放置在試驗(yàn)夾具內(nèi)； (2)調(diào)整激光器、控制器和光路調(diào)節(jié)器，使激光輸出恰好滿足待測(cè)試件的加熱范圍要求； (3)按照試驗(yàn)要模擬的熱流密度曲線，編制激光功率控制程序； (4)調(diào)整好激光功率控制程序，確認(rèn)各試驗(yàn)裝置正確無誤后開始試驗(yàn)； (5)從與溫度傳感器相連的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理、分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，待測(cè)試件為高溫合金蜂窩板，該蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置包括激光器、控制器、光路調(diào)節(jié)器、試驗(yàn)夾具、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本發(fā)明的試驗(yàn)方法如下先將高溫合金蜂窩板放置在試驗(yàn)夾具內(nèi)；調(diào)整激光器、控制器和光路調(diào)節(jié)器，使激光輸出恰好滿足待測(cè)試件的加熱范圍要求；按照試驗(yàn)要模擬的熱流密度曲線，編制激光功率控制程序；調(diào)整好激光功率控制程序，確認(rèn)各試驗(yàn)裝置正確無誤后開始試驗(yàn)；從與溫度傳感器相連的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理、分析。本發(fā)明提供一種蜂窩板隔熱性能試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，能耗小，操作簡(jiǎn)單，可方便、快速改變溫度，能準(zhǔn)確有效地對(duì)蜂窩板的隔熱性能進(jìn)行測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N25/20GK103196943SQ20131006238
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者胡增榮, 童國(guó)權(quán), 王輝, 陳鋒, 杜鵬 申請(qǐng)人:胡增榮