CN105828463B - 一种石英灯加热器柔性结构 - Google Patents

Abstract

一种石英灯加热器柔性结构，包括：柔性连接工装(12)、可移动卡具(15)；柔性连接工装(12)为长条形状，沿着长度方向中心线处开有长条形的滑槽(13)；可移动卡具(15)包括紧固件(16)、卡头(17)；卡头(17)在尾部底面通过紧固件(16)安装在滑槽(13)内并在滑槽(13)内滑动，卡头(17)的头部夹紧石英灯管一端；石英灯管通过位于不同柔性连接工装(12)上的可移动卡具(15)固定在两个柔性连接工装(12)之间；柔性连接工装(12)弯曲后与加热器支架(7)连接固定。本发明解决了小型化异形试件难于布置加热器的问题，有效改善不同外形试件多个受热面的加热均匀性、提高试验质量、减少试验成本和试验周期。

Description

一种石英灯加热器柔性结构

技术领域

本发明涉及一种石英灯加热器结构。

背景技术

石英灯加热器作为地面热防护试验不可缺少的设备之一，已在国内各大航空航天研究所和高校中得以应用。随着飞行器整体结构小型化和气动外形异形化的发展趋势，为合理利用飞行器内部空间，设计者将飞行器内部设备进行了小型化、异形化设计。由于小型化异形设备受热面往往面积较小且外形复杂，而现有加热器尺寸较大，难以实现对各加热面的独立加热器布置，无法调节不同受热面所需的热载荷条件(根据试验具体要求各受热面的热载荷加载数值可能不同，即试验过程中不同表面的热边界不同)，不能实现受热面热载荷的均匀加载，因此对小型化异形条件下的飞行器内部设备热防护考核试验提出了更高要求。同时，现有石英灯加热器的连接工装往往为夹套水冷结构或截面积较大的机械连接结构，不易弯折，无法实现跟随试件表面形状的柔性布置，如图1所示，灯阵2连接在硬连接工装1上，如图2(a)、图2(b)所示，硬连接工装1内部有水槽4，由于石英灯管末端采用固定间距的灯管固定槽5的连接方式，导致加热器工作过程中试件表面温度分布均匀性不可调节，无法完成对试件表面热载荷均匀性有较高要求的试验。因此，亟待解决小尺寸异形试件的加热器布置问题，并能够达到较高的试件表面温度分布均匀性要求。

目前常用的石英灯加热器均未涉及针对小型化异形试件的柔性结构或相关内容，同时也都不具备试件表面温度分布均匀性的调节功能。考虑到新型飞行器内部设备小型化、异形化的发展趋势，目前常用的石英灯加热器针对不同尺寸和外形的飞行器内部设备缺乏加热均匀性和结构通用性，在实现对飞行器内部设备多个受热面同时加载均匀热载荷方面存在一定缺陷。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种石英灯加热器柔性结构，解决了小型化异形试件难于布置加热器的问题，可有效改善不同外形试件多个受热面的加热均匀性、提高试验质量、减少试验设备设计研制的工作量、试验成本和试验周期。

本发明的技术解决方案是：一种石英灯加热器柔性结构，包括：柔性连接工装、可移动卡具；柔性连接工装为长条形状，沿着长度方向中心线处开有长条形的滑槽；可移动卡具包括紧固件、卡头；每个柔性连接工装上至少包括一个可移动卡具，卡头为片状结构弯折成形，尾部侧截面为长方形框，在尾部侧截面的一个长边中心的开口，开口处有两片向外翻的弧形片状结构，且片状结构关于开口的中心轴对称，形成卡头头部；卡头在尾部底面通过紧固件安装在滑槽内并在滑槽内滑动，卡头的头部夹紧石英灯管的一端；石英灯管通过位于不同柔性连接工装上的可移动卡具固定在两个柔性连接工装之间；柔性连接工装弯曲后与加热器支架连接固定。

所述的柔性连接工装的材料为不锈钢板材。

所述的柔性连接工装的厚度为0.002～0.005m，长度不大于1m，宽度不大于0.03m。

所述的滑槽长度不大于柔性连接工装总长的90％。

所述的滑槽宽度不大于柔性连接工装宽度的50％。

所述的卡头的材料为铜片。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过一定刚度和柔韧性的连接工装、滑槽式结构及可移动式卡具结构，使得加热器外形轮廓可根据试件的外形尺寸进行调整，解决了试件多个受热面的不同热载荷同时加载问题，针对一定尺寸范围的异型试件(即飞行器内部设备)具有较好的通用性。

(2)本发明采用加热均匀性可调节的热源疏密度调节技术，滑槽式结构和可移动卡具能够实现灯管之间距离的任意调整，有效改善不同外形试件受热面的加热均匀性，提高试验质量，调节范围广，可有效提高试验质量；

(3)本发明利用石英灯加热器柔性结构和布置方法进行异形飞行器内部存储器的地面热环境试验，对推动飞行器内部设备小型化、异形化研制具有十分重要的意义，同时在减少试验准备阶段工作量、缩短试验周期、降低试验成本和提高试验质量上有积极作用。

附图说明

图1为常规硬性石英灯加热器组成示意图；

图2为常规硬连接工装示意图；

图3为本发明石英灯加热器柔性布置试验应用方案正视图；

图4为本发明石英灯加热器柔性布置试验应用方案侧视图；

图5为本发明柔性连接工装示意图；

图6为本发明可移动卡具安装示意图；

图7为本发明中柔性连接工装弯曲后的形状示意图。

具体实施方式

如图3、图4所示，一种石英灯加热器柔性结构，包括：柔性连接工装12、可移动卡具15；可移动卡具15包括紧固件16、卡头17；

根据试件的尺寸和外形将柔性连接工装12弯折成与试件相仿的形状和大小，将若干个可移动卡具15安装在柔性连接工装12的滑槽13内，调整间距值，使用紧固件16进行等间距固定。

柔性连接工装12结构如图5所示，柔性连接工装12为长条形状，采用0.002至0.005m厚不锈钢板材加工而成，一般长度不大于1m、宽度不大于0.03m。由于其厚度较薄，使得柔性连接工装12在具有一定刚度的前提下能够具有较强的柔韧性，可以根据试件外轮廓进行加热器形状的调节，具有较好的通用性和便捷性。

滑槽13如图5所示，在长条形状的不锈钢的柔性连接工装12上，沿着长度方向中心线开长条形装配用的滑槽13，用于安装可移动卡具15。滑槽13长度不大于柔性连接工装12总长的90％，宽度不大于柔性连接工装12宽度的50％。用滑槽13代替图2中的螺纹孔，其优点是卡具在安装过程中可沿滑槽任意移动，其相互间距不受限制。

可移动卡具15安装在柔性连接工装12的滑槽13内，若干支石英灯管两端分别安装固定在可移动卡具15的卡头17内，使得多个石英灯管两端分别与一个柔性连接工装12连接，组成石英灯阵8，将柔性连接工装12弯曲成试验所需的形状，柔性连接工装12可以弯曲成圆形或正方形等形状，如图7(a)、图7(b)所示，和石英灯阵8共同构成加热器主体，将灯管线缆与电源连接。

如图6所示，可移动卡具15的卡头17采用铜片弯折成形，用于固定石英灯管并连接柔性连接工装12，从侧面看，尾部为长方形框，在一个长边中心处开口，开口处连接两片向外翻的弧形铜片，两片铜片关于长方形框的中心轴对称，形成卡头17头部；卡头17的头部用于夹紧石英灯管端部，尾部用于紧固件16安装固定，头部与尾部为整体结构，紧固件16为螺栓和螺母。

如图3所示，弯曲后的柔性连接工装12与加热器支架7连接固定，其中加热器支架7与移动小车安装平台9焊接，试件安装支座10放置在石英灯阵8中心位置。在试件11上安装若干温度传感器后放置在试件安装支座10上，将传感器与测试设备连接。通电试验，过程中测量试件各受热面温度及温度分布均匀性，若不满足温度分布均匀性要求，根据偏差重新调节可移动卡具位置以调节灯管间距，直至满足要求为止。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种石英灯加热器柔性结构，其特征在于，包括：柔性连接工装(12)、可移动卡具(15)；柔性连接工装(12)为长条形状，沿着长度方向中心线处开有长条形的滑槽(13)；可移动卡具(15)包括紧固件(16)、卡头(17)；每个柔性连接工装(12)上至少包括一个可移动卡具(15)，卡头(17)为片状结构弯折成形，尾部侧截面为长方形框，在尾部侧截面的一个长边中心开口，开口处有两片向外翻的弧形片状结构，且片状结构关于开口的中心轴对称，形成卡头(17)头部；卡头(17)在尾部底面通过紧固件(16)安装在滑槽(13)内并在滑槽(13)内滑动，卡头(17)的头部夹紧石英灯管的一端；石英灯管通过位于不同柔性连接工装(12)上的可移动卡具(15)固定在两个柔性连接工装(12)之间；柔性连接工装(12)弯曲后与加热器支架(7)连接固定。

2.根据权利要求1所述的一种石英灯加热器柔性结构，其特征在于：所述的柔性连接工装(12)的材料为不锈钢板材。

3.根据权利要求1或2所述的一种石英灯加热器柔性结构，其特征在于：所述的柔性连接工装(12)的厚度为0.002～0.005m，长度不大于1m，宽度不大于0.03m。

4.根据权利要求3所述的一种石英灯加热器柔性结构，其特征在于：所述的滑槽(13)长度不大于柔性连接工装(12)总长的90％。

5.根据权利要求4所述的一种石英灯加热器柔性结构，其特征在于：所述的滑槽(13)宽度不大于柔性连接工装(12)宽度的50％。

6.根据权利要求1或2所述的一种石英灯加热器柔性结构，其特征在于：所述的卡头(17)的材料为铜片。