CN107985638A - 自由曲面外热流模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，包括安装框架(1)、自由曲面组件(2)以及热流计(3)；所述安装框架(1)、自由曲面组件(2)相连接；所述热流计(3)设置在产品表面。所述热流计(3)黏贴在产品表面。所述自由曲面组件(2)包括曲面骨架(4)、加热带(5)以及热电偶(6)；由内到外方向，所述热电偶(6)、加热带(5)以及曲面骨架(4)依次设置在安装框架(1)上；所述热控涂层(7)涂覆在热电偶(6)和加热带(5)上。本发明提供的自由曲面外热流模拟装置的自由曲面骨架(4)形状可根据产品表面状态进行适应性调整,提高了外热流模拟精度，提高了加热笼模拟外热流的均匀性。

Description

自由曲面外热流模拟装置
技术领域
本发明涉及一种航天器空间环境模拟技术领域，具体地，涉及一种自由曲面外热流模拟装置。
背景技术
航天器在发射升空之前，必须在空间环境模拟器内进行模拟空间冷黑环境的真空热试验(包括热平衡试验和热真空试验)。航天器进行真空热试验时，根据航天器轨道的实际情况，需要使用非接触式外热流模拟手段来模拟航天器在太空经历的热环境(按照轨道平均的方法计算出来的吸收热流)，以检验航天器热设计的正确性和考核单机的高低温性能。而平板式加热笼为目前常用的非接触式外热流模拟手段，其存在以下缺点：
1)常用的平板式加热笼的到达热流由中心位置到边缘开始逐渐递减，造成产品表面中部与边缘部位存在温差，受热不均，难以满足新一代航天器真空热试验的高均匀性要求；
2)随着航天器表面各单机、部组件的复杂化，常规加热笼由于加热带靠弹簧拉伸固定方式限制，无法对加热带构型进行调整，无法满足产品表面特定单机、部组件的热流施加要求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自由曲面外热流模拟装置。
根据本发明提供的自由曲面外热流模拟装置，包括安装框架、自由曲面组件以及热流计；
所述安装框架、自由曲面组件相连接；
所述热流计设置在产品表面。
优选地，所述热流计黏贴在产品表面。
优选地，所述自由曲面组件包括曲面骨架、加热带以及热电偶；
由内到外方向，所述热电偶、加热带以及曲面骨架依次设置在安装框架上；
所述热控涂层涂覆在热电偶和加热带上；
所述热控涂层涂覆在热电偶和加热带这两者朝向产品的侧面。
优选地，所述曲面骨架的材料为玻璃钢；
所述曲面骨架为预定曲率的圆弧骨架；
所述曲面骨架的数量为多个；
多个所述曲面骨架之间的距离为预设值。
优选地，所述加热带的材料为Ni80Gr20；
所述加热带的数量为多个；
多个所述加热带之间串联连接。
优选地，所述安装框架整体涂覆有热控涂层；
多个所述曲面骨架构成自由曲面外热流模拟装置框架。
优选地，所述热电偶表面喷涂与加热带表面涂覆等效的热控涂层。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的自由曲面外热流模拟装置突破了现有技术中加热笼平板式设计惯有模式，创新采用曲面式设计，解决了加热笼模拟加热热流边缘效应，提高了加热笼模拟外热流的均匀性，解决了大型复杂构型航天器真空热试验模拟技术难题，实现天地一致性模拟。
2、本发明提供的自由曲面外热流模拟装置的自由曲面骨架4形状可根据产品表面状态进行适应性调整,提高了外热流模拟精度，提高了加热笼模拟外热流的均匀性。
3、本发明提供的自由曲面外热流模拟装置的曲面结构增加了产品表面与低温真空环境模拟室的换热角系数，提高了产品散热。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的自由曲面外热流模拟装置的结构示意图。
图2为本发明提供的自由曲面外热流模拟装置的自由曲面组件2示意图
图中所示：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种自由曲面外热流模拟装置，包括安装框架1、自由曲面组件2以及热流计3；所述安装框架1、自由曲面组件2相连接；所述热流计3设置在产品表面，优选地，安装框架1与自由曲面组件2通过螺栓连接。
所述热流计3黏贴在产品表面。所述自由曲面组件2包括曲面骨架4、加热带5以及热电偶6；如图2所示，由内到外方向，所述热电偶6、加热带5以及曲面骨架4依次设置在安装框架1上；所述热控涂层7涂覆在热电偶6和加热带5上；所述热控涂层7涂覆在热电偶6和加热带5这两者朝向产品的侧面。具体地说，加热带5粘贴至曲面骨架4上，热电偶6粘贴至加热带5面向产品一侧，加热带5及热电偶6面向产品一侧喷涂热控涂层7。
所述曲面骨架4的材料为玻璃钢；所述曲面骨架4为预定曲率的圆弧骨架；所述曲面骨架4的数量为多个；多个所述曲面骨架4之间的距离为预设值；多个所述曲面骨架4构成自由曲面外热流模拟装置框架。具体地说，曲面骨架4由玻璃钢加工成相应曲率的圆弧骨架，各相应曲率的玻璃钢骨架按相应距离、相应顺序进行矩阵式排列，并安装至安装框架1上组成自由曲面外热流模拟装置框架。
所述加热带5的材料为Ni80Gr20；所述加热带5的数量为多个；多个所述加热带5之间串联连接。具体地说，加热带5面朝产品的一侧表面喷涂有热控涂层，所述加热带5粘贴至曲面骨架4上，相邻骨架加热带5串联连接。
所述安装框架1整体涂覆有热控涂层7。
所述热电偶6表面喷涂与加热带5表面涂覆有等效的热控涂层7，从而增加与背景之间热量交换，真实测量加热带5表面温度。本发明提供的自由曲面外热流模拟装置热流计3表面状态与产品表面状态一致，真实反映产品表面到达热流，提高热流模拟精度，并安装至产品表面。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，包括安装框架(1)、自由曲面组件(2)以及热流计(3)；
所述安装框架(1)、自由曲面组件(2)相连接；
所述热流计(3)设置在产品表面。
2.根据权利要求1所述的自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，所述热流计(3)黏贴在产品表面。
3.根据权利要求1所述的自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，所述自由曲面组件(2)包括曲面骨架(4)、加热带(5)以及热电偶(6)；
由内到外方向，所述热电偶(6)、加热带(5)以及曲面骨架(4)依次设置在安装框架(1)上；
所述热控涂层(7)涂覆在热电偶(6)和加热带(5)上；
所述热控涂层(7)涂覆在热电偶(6)和加热带(5)这两者朝向产品的侧面。
4.根据权利要求1所述的自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，所述曲面骨架(4)的材料为玻璃钢；
所述曲面骨架(4)为预定曲率的圆弧骨架；
所述曲面骨架(4)的数量为多个；
多个所述曲面骨架(4)之间的距离为预设值；
多个所述曲面骨架(4)构成自由曲面外热流模拟装置框架。
5.根据权利要求1所述的自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，所述加热带(5)的材料为Ni80Gr20；
所述加热带(5)的数量为多个；
多个所述加热带(5)之间串联连接。
6.根据权利要求1所述的自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，所述安装框架(1)整体涂覆有热控涂层(7)。
7.根据权利要求1所述的自由曲面外热流模拟装置，其特征在于，所述热电偶(6)表面喷涂与加热带(5)表面涂覆等效的热控涂层(7)。
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