CN103196943A - 一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法 - Google Patents

一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法 Download PDF

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胡增荣
童国权
王辉
陈锋
杜鹏
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胡增荣
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Abstract

本发明公开了一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法，待测试件为高温合金蜂窝板，该蜂窝板隔热性能试验装置包括激光器、控制器、光路调节器、试验夹具、温度传感器和数据采集系统，本发明的试验方法如下：先将高温合金蜂窝板放置在试验夹具内；调整激光器、控制器和光路调节器，使激光输出恰好满足待测试件的加热范围要求；按照试验要模拟的热流密度曲线，编制激光功率控制程序；调整好激光功率控制程序，确认各试验装置正确无误后开始试验；从与温度传感器相连的数据采集系统收集试验数据，整理、分析。本发明提供一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法，能耗小，操作简单，可方便、快速改变温度，能准确有效地对蜂窝板的隔热性能进行测试。

Description

一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及隔热性能试验装置，特别涉及一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法。
背景技术
现在世界各主要国家竞相发展超高声速飞行器，以期在现代战争中能实现快速到达全球，实施有效的突防，从而快速精准地打击作战目标。随着超高声速飞行器的飞行速度大幅度提高，飞行器将面临着严重的气动加热问题。气动加热是因为紧贴飞行器表面的气体与飞行器摩擦所致。贴近飞行器的气体在飞行器结构表面发生复杂的热交换过程，这个过程包括气体分子之间的热传导、气体组分扩散传热、气体分解以及气体原子重组所带来的热流交换。根据相关资料显示，超高声速飞行器前端天线罩锥部的瞬时热流密度可超过1.2KW/m2，驻点温度可高达1200℃。航天飞机在重返大气层时局部最高温度可达到1800℃。这严重的气动加热会显著降低超高声速飞行器材料的强度极限和飞行器结构的承载能力，使结构产生热变形，从而破坏飞行器部件的气动外形并影响飞行器结构的安全性能，因此进行超高声速飞行器的研究，热防护问题是必须要解决的。这就要求对热防护材料和结构的隔热性能进行反复的地面试验研究，目前研究较多的是金属热防护系统，该系统的面板最上层是高温合金蜂窝板。由于真实模拟超高速飞行器气动加热过程比较难以实现，实际研究高温合金蜂窝板隔热性能都是采用外加热源模拟气动加热，常见的是石英灯管或石墨加热器等，但这些方法一般存在能耗大、温升慢，热流密度不易精确控制等缺陷。因此本发明提供的一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法，能耗小，操作简单，可方便、快速改变温度，能准确有效地对蜂窝板的隔热性能进行测试。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法，能耗小，操作简单，可方便、快速改变温度，能准确有效地对蜂窝板的隔热性能进行测试。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种蜂窝板隔热性能试验装置，待测试件为高温合金蜂窝板，其特征在于，包括激光器、控制器、光路调节器、试验夹具、温度传感器和数据采集系统，所述激光器与控制器一端连接，所述控制器另一端与光路调节器连接，所述激光器与光路调节器在控制器作业下将发出的激光束按实验要求辐射到高温合金蜂窝板上，对其进行快速加热，所述试验夹具包括框架、隔热材料和隔热材料托架，所述高温合金蜂窝板放置在框架内部，且框架底部四周设有支腿，所述高温合金蜂窝板四周通过隔热材料与框架隔离，所述高温合金蜂窝板底部用隔热材料托架托住，且高温合金蜂窝板的上表面和下表面分别按实验需要设有相应温度传感器，所述温度传感器与数据采集系统连接。
所述一种蜂窝板隔热性能试验装置中的试验方法如下：
(1)先将高温合金蜂窝板放置在试验夹具内；
(2)调整激光器、控制器和光路调节器，使激光输出恰好满足待测试件的加热范围要求；
(3)按照试验要模拟的热流密度曲线，编制激光功率控制程序；
(4)调整好激光功率控制程序，确认各试验装置正确无误后开始试验；
(5)从与温度传感器相连的数据采集系统收集试验数据，整理、分析。
附图说明
图1为一种蜂窝板隔热性能试验装置的结构示意图。
图2为一种蜂窝板隔热性能试验装置中的试验夹具的结构示意图。
图3为一种蜂窝板隔热性能试验装置的试验方法中的模拟热流密度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，一种蜂窝板隔热性能试验装置，待测试件为高温合金蜂窝板10，包括激光器1、控制器2、光路调节器3、试验夹具、温度传感器8和数据采集系统11，其中，激光器1与控制器2一端连接，同时控制器2另一端与光路调节器3连接，其中，激光器1与光路调节器3在控制器2作业下将发出的激光束4辐射到高温合金蜂窝板10上。试验夹具包括框架6、隔热材料5和隔热材料托架7，所述高温合金蜂窝板10放置在框架6内部，且框架6底部四周设有支腿9，高温合金蜂窝板10四周通过隔热材料5与框架6隔离，同时，高温合金蜂窝板10底部用隔热材料托架7托住，且高温合金蜂窝板10的上表面和下表面分别设有温度传感器8，所述温度传感器8与数据采集系统11连接。
该试验装置的试验方法的过程如下：(1)先将高温合金蜂窝板10放置在试验夹具内，(2)调整激光器1、控制器2和光路调节器3，使激光输出恰好满足待测试件的加热范围要求，(3)按照试验要模拟的热流密度曲线，如图3所示，编制激光功率控制程序，(4)调整好激光功率控制程序，确认各试验装置正确无误，开始激光辐射加热试验，(5)从与温度传感器8相连的数据采集系统11收集试验数据，整理、分析。这种试验装置的突出优点是激光能够方便快速的改变功率和聚焦光斑直径，能方便的模拟超高声速飞行器气动加热过程，能够按照各种飞行器表面气动加热的热流密度曲线对各种待测试件进行辐射加热，以便准确有效地对各种待测试件的隔热性能进行测试。
综上，本发明提供的一种蜂窝板隔热性能试验装置及其试验方法，结构简单，能耗小，操作简单，可方便、快速改变温度，能准确有效地对蜂窝板隔热性能进行测试。
以上所述的仅是本发明的实施方式。显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的非实质性改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种蜂窝板隔热性能试验装置，待测试件为高温合金蜂窝板，其特征在于，包括激光器、控制器、光路调节器、试验夹具、温度传感器和数据采集系统，所述激光器与控制器一端连接，所述控制器另一端与光路调节器连接，所述激光器与光路调节器在控制器作业下将发出的激光束辐射到高温合金蜂窝板上，所述试验夹具包括框架、隔热材料和隔热材料托架，所述高温合金蜂窝板放置在框架内部，且框架底部四周设有支腿，所述高温合金蜂窝板四周通过隔热材料与框架隔离，所述高温合金蜂窝板底部用隔热材料托架托住，且高温合金蜂窝板的上表面和下表面分别设有温度传感器，所述温度传感器与数据采集系统连接，
所述一种蜂窝板隔热性能试验装置的试验方法如下：
(1)先将高温合金蜂窝板放置在试验夹具内；
(2)调整激光器、控制器和光路调节器，使激光输出恰好满足待测试件的加热范围要求；
(3)按照试验要模拟的热流密度曲线，编制激光功率控制程序；
(4)调整好激光功率控制程序，确认各试验装置正确无误后开始试验；
(5)从与温度传感器相连的数据采集系统收集试验数据，整理、分析。
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