CN111397830B - 一种密封防热结构风洞考核装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种密封防热结构风洞考核装置，包括等效舱体结构、风洞喷管、水冷挡板、导气支板、舵轴结构模拟件、隔热板和舵机装配口盖，等效舱体结构上部安装所述隔热板，一侧面安装所述水冷挡板，另一侧面安装舵机装配口盖，其内部安装待测试结构；舵轴结构模拟件为测试结构中暴露在外流场的组件，穿过隔热板和等效舱体结构与待测试结构相连，风洞喷管固定于等效舱体侧面靠近模拟件的一侧，水冷挡板位于风洞喷管与等效舱体结构之间，隔热板位于舵轴结构模拟件与等效舱体结构之间，导气支板安装于舵机装配口盖上；舵机装配口盖上设有多个通气孔，固定在等效舱体结构上。本发明能够简化密封防热结构考核流程，提高效率，降低成本。

Description

一种密封防热结构风洞考核装置

技术领域

本发明属于热密封风洞考核试验技术领域，具体涉及一种密封防热结构风洞考核装置。

背景技术

高速飞行器热问题突出，例如舵系统，由于舵轴及舵面的存在，舵轴缝隙处的环境恶劣，尤其是对高超声速航天器来说，气热耦合使得舵轴部位的热环境更加复杂。通常来说，高超声速航天器舱体环境均需要进行热密封，舵轴部位由于转动部件的存在往往使得密封难度较大。传统的舵轴密封考核需要将舵系统整体放置在风洞内进行，不仅对于风洞设备要求高、试验复杂，而且准备周期长，耗费巨大的人力和财力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种密封防热结构风洞考核装置。本发明方案能够解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术解决方案：

一种密封防热结构风洞考核装置，包括等效舱体结构、风洞喷管、水冷挡板、导气支板、舵轴结构模拟件、隔热板和舵机装配口盖，所述的等效舱体结构为长方体，其上部安装所述隔热板，一侧面安装所述水冷挡板，另一侧面安装舵机装配口盖，其内部安装待考核结构；所述的舵轴结构模拟件为测试结构中暴露在外流场的组件，穿过所述隔热板和所述等效舱体结构与待考核结构相连，所述风洞喷管固定于所述等效舱体侧面靠近舵轴结构模拟件的一侧，所述的水冷挡板位于所述风洞喷管与所述等效舱体结构之间，所述的隔热板位于所述舵轴结构模拟件与所述等效舱体结构之间，所述的导气支板安装于舵机装配口盖上，其上平面与所述的隔热板平齐；所述的舵机装配口盖上设有多个通气孔，固定在等效舱体结构上。

进一步的，所述的等效舱体结构的内部空间最小为容下待考核结构。

进一步的，所述的舵轴结构模拟件的直径和材料与待考核结构的原件相同。

进一步的，所述的舵轴结构模拟件暴露在外的形状由当地的气动环境条件决定，为能模拟当地气动环境条件的任何形状。

进一步的，所述的风洞喷管与所述水冷挡板之间留有缝隙。

优选的，所述的风洞喷管在垂直方向的中心点与所述隔热板在垂直方向的中心点处于同一水平线上，所述的风洞喷管在水平方向的中心点与所述隔热板在水平方向的中心点处于同一水平线上。

进一步的，所述的水冷挡板内部预制冷却水管道。

优选的，所述的水冷挡板由耐高温材料制成。

进一步的，在所述的水冷挡板上缘设有水平导流装置，其上表面与隔热板上表面平齐。

优选的，所述的导气支板在水平方向的中心点与舵轴结构模拟件在水平方向的中心点处于同一水平线上。

进一步的，所述的隔热板与待考核结构的隔热装置相同，所述舵轴结构模拟件与所述隔热板、所述等效舱体之间的装配缝隙等于待考核结构实际所处位置的装配孔隙。

优选的，等效舱体结构与水冷挡板和舵机装配口盖的连接处进行密封。

进一步的，所述的通气孔的位置、数量和大小由需要模拟的等效舱体结构内部的流场确定。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明通过采用等效舱体结构模拟待考核系统所在的舱内环境条件，舵轴结构模拟件模拟真实舵轴结构阻滞气流的效应，形成当地的气动环境条件，从而完成待考核结构中防热结构的考核，能够简化考核流程，提高效率，降低成本；

(2)本发明通过水冷挡板的冷却作用，保护等效舱体结构不被风洞喷管喷出的高热气流破坏；

(3)本发明中通过挡板上缘的水平导流装置和导气支板，使风洞喷管喷出的气流更加均匀并更加接近水平气流；

(4)本发明通过通气孔的设计，通过通气孔通气数量的调节，模拟等效舱体结构内部的通流效果，达到与真实环境中的相同，以达到要考核的效果。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例提供的一种密封防热结构风洞考核装置结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的一种密封防热结构风洞考核装置结构示意图后视图。

上述附图包含以下附图标记：

1、等效舱体结构 2、风洞喷管 3、固定支架 4、水冷挡板 5、导气支板 6、舵轴结构模拟件 7、隔热板 8、通气孔 9、舵机装配口盖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明的技术解决方案：

如图1和图2所示，一种密封防热结构风洞考核装置，包括等效舱体结构、风洞喷管、水冷挡板、导气支板、舵轴结构模拟件、隔热板和舵机装配口盖，等效舱体结构为长方体，其上部安装所述隔热板，一侧面安装水冷挡板，另一侧面安装舵机装配口盖，其内部安装待考核结构。在一个实施例中，等效舱体结构的内部空间最小为容下待考核结构。

模拟件为测试结构中暴露在外流场的组件，穿过隔热板和等效舱体结构与待考核结构相连，在一个实施例中，舵轴结构模拟件的直径和材料与待考核结构的原件相同，舵轴结构模拟件暴露在外的形状由当地的气动环境条件决定，为能模拟当地气动环境条件的任何形状。风洞喷管固定于等效舱体侧面靠近舵轴结构模拟件的一侧，在一个实施例中，风洞喷管与挡板之间留有缝隙，如图1所示，通过固定于等效舱体侧面的固定座固定，在其他实施例中，可通过其他方式将风洞喷管于等效舱体结构固定。优选的，在一个实施例中，为了获得更平稳的热气流，风洞喷管在垂直方向的中心点与隔热板在垂直方向的中心点处于同一水平线上，风洞喷管在水平方向的中心点与隔热板在水平方向的中心点处于同一水平线上。

水冷挡板位于风洞喷管与等效舱体结构之间，起到保护等效舱体结构不被烧蚀的效果，在一个实施例中，水冷挡板内部预制冷却水管道，由耐高温材料制成，将水冷挡板的水循环与试验台的冷却水进行连接，形成冷却回路。在一个实施例中，为了使风洞喷管吹的气流在吹过舵轴结构模拟件时为平行气流，在挡板上缘设有水平导流装置，其上表面与隔热板上表面平齐。

隔热板位于舵轴结构模拟件与等效舱体结构之间，在一个实施例中，隔热板与待考核结构的隔热装置相同，舵轴结构模拟件与隔热板、等效舱体之间的装配缝隙等于待考核结构实际所处位置的装配孔隙。

导气支板安装于舵机装配口盖上，其上平面与隔热板平齐，用于保证气流在流过舵轴结构模拟件后，继续保持平行状态流出，为了更好的导出气流，导气支板在水平方向的中心点与舵轴结构模拟件在水平方向的中心点处于同一水平线上，如图1所示，在一个实施例中，其为L形，通过螺丝固定在舵机转配口盖上，在其他实施例中，导气支板可以采用别的形状，如一字形或其他形状，只要能保证上平面与隔热板平齐即可。

舵机装配口盖上设有多个通气孔，通过螺钉固定在等效舱体结构上，并保证其接缝处密封，在其他实施例中，可采用其他已知的方法对舵机装配口盖进行安装。通气孔的位置、数量和大小由需要模拟的等效舱体结构内部的流场确定，在一个实施例中，如图2所示，为了更好的调整气体泄漏的效果，在等效舱体结构尾部和舵机装配口盖上皆设置通气孔，其中等效舱体结构尾部设置一个大通气孔，舵机装配口盖上设置8个通气孔，通过对这些通气孔的通否，来达到热气流通过预留真实缝隙结构泄露进等效舱体结构形成的真实通流效应。

本密封防热结构风洞考核装置的工作过程：风洞产生的热气流通过风洞喷管将热气流吹到水冷挡板上，形成水平气流后吹过舵轴结构模拟件，然后通过导气支板将气流水平导出，热气流吹过舵轴结构模拟件后，其泄漏的热气流漏进等效舱体结构，对其中的待考核结构进行考核，然后通过通气孔流出。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明通过采用等效舱体结构模拟待考核系统所在的舱内环境条件，舵轴结构模拟件模拟真实舵轴结构阻滞气流的效应，形成当地的气动环境条件，从而完成待考核结构中防热结构的考核，能够简化考核流程，提高效率，降低成本；

(2)本发明通过挡板的冷却作用，保护等效舱体结构不被风洞喷管喷出的高热气流所烧蚀；

(3)本发明中通过挡板上缘的水平导流装置和导气支板，使风洞喷管喷出的气流更加均匀并更加接近水平气流；

(4)本发明通过通气孔的设计，通过通气孔通气数量的调节，模拟等效舱体结构内部的通流效果，达到与真实环境中的相同，以达到要考核的效果。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，包括等效舱体结构、风洞喷管、水冷挡板、导气支板、舵轴结构模拟件、隔热板和舵机装配口盖，所述的等效舱体结构为长方体，其上部安装所述隔热板，一侧面安装所述水冷挡板，另一侧面安装舵机装配口盖，其内部安装待考核结构；所述的舵轴结构模拟件为测试结构中暴露在外流场的组件，穿过所述隔热板和所述等效舱体结构与待考核结构相连，所述风洞喷管固定于所述等效舱体侧面靠近舵轴结构模拟件的一侧，所述的水冷挡板位于所述风洞喷管与所述等效舱体结构之间，所述的隔热板位于所述舵轴结构模拟件与所述等效舱体结构之间，所述的导气支板安装于舵机装配口盖上，其上平面与所述的隔热板平齐；所述的舵机装配口盖上设有多个通气孔，固定在等效舱体结构上。

2.根据权利要求1所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，所述的等效舱体结构的内部空间最小为容下待考核结构。

3.根据权利要求2所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，所述的舵轴结构模拟件的直径和材料与待考核结构的原件相同；所述的舵轴结构模拟件暴露在外的形状由当地的气动环境条件决定，为能模拟当地气动环境条件的任何形状。

4.根据权利要求1所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，所述的风洞喷管与所述水冷挡板之间留有缝隙；所述的风洞喷管在垂直方向的中心点与所述隔热板在垂直方向的中心点处于同一水平线上，所述的风洞喷管在水平方向的中心点与所述隔热板在水平方向的中心点处于同一水平线上。

5.根据权利要求1所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，所述的水冷挡板内部预制冷却水管道，在所述的水冷挡板上缘设有水平导流装置，其上表面与隔热板上表面平齐。

6.根据权利要求1所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，所述的隔热板与待考核结构的隔热装置相同，所述舵轴结构模拟件与所述隔热板、所述等效舱体之间的装配缝隙等于待考核结构实际所处位置的装配孔隙。

7.根据权利要求1所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，所述的导气支板在水平方向的中心点与舵轴结构模拟件在水平方向的中心点处于同一水平线上。

8.根据权利要求1所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，等效舱体结构与水冷挡板和舵机装配口盖的连接处进行密封。

9.根据权利要求1所述的一种密封防热结构风洞考核装置，其特征在于，所述的通气孔的位置、数量和大小由需要模拟的等效舱体结构内部的流场确定。

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