CN112351517A - 一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置及测试方法。包括支撑支架、固定角铁、随形加热装置、前后移动装置、左右移动装置，加热装置装配在前后移动装置上，前后移动装置装配在左右移动装置上，固定角铁、前后、左右移动装置装配在支撑支架上，待测进气道放置于固定角铁上，测试时将加热装置移动至待测进气道固定区域，将进气道加热至高于目标温度后，分别通过前后、左右移动装置将加热装置移出红外测试视场，待进气道降至目标温度，使用红外测试设备获取高温进气道红外辐射特征。本发明通过固定加热装置解决了高温进气道红外辐射特征测试的固定与加热问题，通过移动装置避免了加热装置对高温进气道红外辐射特征的影响。
Description
技术领域
本发明属于飞行器隐身测试技术领域，具体涉及一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置及测试方法。
背景技术
进气道是飞行器前向主要红外辐射源之一，准确评估进气道红外辐射特征是开展高温进气道红外隐身设计的基础和关键，因此需开展高温进气道红外辐射特征测试，获取准确的高温进气道红外辐射特征，指导高温进气道红外隐身设计。
文献《临近空间高超声速飞行器地面热防护试验技术》中公开了地面热防护试验中典型的红外辐射加热装置，该加热装置可满足高温目标加热需求，但是由于该加热装置无固定高温目标的功能，且不具备移动功能，在进行红外辐射特征测试时，会影响高温目标的红外辐射特征，因此不能用于高温目标的红外辐射特征测试。
进行高温进气道红外辐射特征测试时，需将进气道均匀加热至较高温度，且需避免加热装置产生的热辐射对高温进气道红外辐射特征造成影响，此外还应妥善放置高温进气道，防止测试人员在加热进气道过程中受到高温烫伤。
基于以上测试需求，本发明公开了一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置及测试方法。该固定加热装置可均匀加热高温进气道，可快速精准移动加热装置，避免对高温进气道红外辐射特征的影响，同时可稳定固定进气道，确保测试人员安全作业，结合测试方法，最终获得准确有效的高温进气道红外辐射特征。
发明内容
为解决高温进气道红外辐射特征测试均匀加热、安全操作及准确获取红外辐射特征数据的问题，本发明人提出了一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置及测试方法。
本发明的技术方案是：
一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，包括支撑支架、固定角铁、随形加热装置、前后移动装置、左右移动装置。
支撑支架由细长二元金属管焊接而成，其框架外形为两长方体框架垂直交叉形成的类十字架形状；横向长方体框架底部和上部均由四根金属管组成，底部和上部棱边之间由4～6根支撑金属管连接，上部前后两条棱边固定了左右移动装置中的滑轨，长方体框架横向长度需根据待测目标和加热装置尺寸以不影响红外测试结果为原则进行设计；纵向长方体框架底部由四根金属管组成，底部以上分为前后两部分框架，前半部分框架为固定不可移动的框架，框架四根支撑金属管与框架底部棱边相连，框架上部棱边用于放置固定角铁，后半部分框架为可左右移动框架，由底部棱边、支撑棱边和上部棱边组，底部左右两条棱边与左右移动装置中的四个滑块相连，上部左右两条棱边上则固定了前后移动装置中的滑轨，同时上部棱边一侧安装了移动把手；此外，可在支撑支架内部酌情增加金属棱边用于增强支撑支架的结构强度。
加热装置由支撑框架、石英灯支架、石英灯加热棒组成，支撑框架为长方体，由细长二元金属管焊接而成，除基本的12根金属棱边外(底部棱边、支撑棱边和上部棱边各4根)，框架内部根据石英灯加热和固定需求额外增加了若干金属棱边，支撑框架底部左右两条棱边与前后移动装置中的四个滑块相连，同时上部后棱边安装了移动把手；石英灯支架形状与进气道形状一致，石英灯支架中间部分镂空用于放置石英灯加热棒，其前后两端分别固定在支撑框架上；石英灯加热棒两端由石英灯支架支撑，石英灯加热棒位置可根据进气道不同部位加热要求进行调整，即为将石英灯加热棒放置于需加热区域附近即可，同时石英灯加热棒可拆卸替换，以满足多次加热使用要求；加热装置尺寸需根据待测目标尺寸及加热要求进行设计。
移动装置分为前后移动装置和左右移动装置两部分，均由滑块和滑轨组成，前后移动装置的滑块与加热装置的支撑框架底部连接，滑轨固定在纵向支撑支架后半部分的上部棱边上；左右移动装置的滑块与纵向支撑支架后半部分的低部棱边连接，滑轨则固定在横向支撑支架的上部棱边上。
待测进气道放置于固定角铁上，测试时将加热装置移动至待测进气道固定区域，将进气道加热至高于目标温度后，分别通过前后移动装置和左右移动装置将加热装置移出红外测试视场，待进气道降至目标温度，使用红外测试设备获取高温进气道红外辐射特征。
一种高温进气道红外辐射特征测试方法，包括以下步骤：
(1)将待测进气道放置在固定角铁上；
(2)将加热装置移动至待测进气道区域，使加热所用的石英灯棒可完全覆盖加热目标；
(3)综合考虑测试目的、试验要求的安全距离、红外测试设备视场及目标尺寸等内容确定红外测试的测点，包括测试角度和红外测试设备与待测目标之间的距离，确定好测点后，将红外测试设备架设在某一测点就位，调整红外测试视场至待测进气道占据视场约三分之二大小；
(4)启动加热装置，加热并通过待测目标表面的热电偶监测待测进气道表面温度，将温度加热到高于目标温度后，通过移动装置迅速撤走加热装置；
(5)待进气道温度降至目标温度后，利用红外测试设备测量高温进气道红外辐射特征，确认数据记录完整并进行保存；
(6)红外测试设备完成红外数据采集工作完成后，再次移动加热装置至待测目标区域，使加热所用石英灯棒可完全覆盖高温进气道，对进气道进行加热，同时将红外测试设备移动至下一测点并调整视场，等待下次测试；
(7)重复步骤(4)～(6)，直至测试全部完成，获得完整有效的高温进气道红外辐射特征测试数据。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明可均匀加热高温进气道，可快速精准移动加热装置，避免对高温进气道红外辐射特征的影响，同时可稳定固定进气道，确保测试人员安全作业，结合测试方法，最终获得准确有效的高温进气道红外辐射特征。
附图说明
图1高温进气道红外辐射特征测试固定加热装置总体布局图
图2典型高温进气道支撑支架示意图
图3典型高温进气道固定角铁示意图
图4典型高温进气道加热装置示意图
图5典型高温进气道移动装置示意图
1支撑支架、2固定角铁、3加热装置、4前后移动装置、5左右移动装置、6支撑框架、7石英灯加热棒、8石英灯支架
具体实施方式
如图1所示，一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，包括支撑支架1、固定角铁2、加热装置3、前后移动装置4、左右移动装置5；加热装置3装配在前后移动装置4上，前后移动装置4装配在左右移动装置5上，固定角铁2、前后移动装置4、左右移动装置5装配在支撑支架1上，待测进气道放置于固定角铁2上，测试时将加热装置3移动至待测进气道固定区域，使加热所用石英灯棒完全覆盖整个进气道，将进气道加热至高于目标温度后，分别通过前后移动装置4和左右移动装置5将加热装置3移出红外测试视场，待进气道降至目标温度，使用红外测试设备获取高温进气道红外辐射特征。
支撑支架1为固定加热装置主体，用于支撑连接移动装置、加热装置及固定装置，其结构与尺寸主要由待测进气道尺寸、移动装置移动距离决定。
固定角铁2凹陷形状与待测进气道接触面形状匹配，使待测进气道四个角的型面与固定角铁凹陷型面贴合，固定角铁2内放置隔热毡，保护待测进气道避免机械碰撞，减少进气道与固定加热装置间热传导，提高加热效率。
加热装置3由支撑框架6、石英灯支架8、石英灯加热棒7组成，石英灯加热棒7两端由石英灯支架8支撑，石英灯支架8与进气道形状保持一致，中间部分镂空用于放置石英灯加热棒7，石英灯加热棒7位置可根据进气道不同部位加热要求进行调整，同时石英灯加热棒7可拆卸替换，以满足多次加热使用要求，支撑框架6与前后移动装置4连接，实现加热装置一体化移动；加热温度范围在200℃～900℃。
移动装置分为前后移动装置4和左右移动装置5两部分，均由滑块和滑轨组成，滑块与被移动装置连接，滑轨固定在支撑支架1上，滑轨长度在2m～4m之间。
一种高温进气道红外辐射特征测试方法，包括以下步骤：
(1)将待测进气道放置在固定角铁上；
(2)将加热装置移动至待测进气道区域，使加热所用的石英灯棒可完全覆盖加热目标；
(3)综合考虑测试目的、试验要求的安全距离、红外测试设备视场及目标尺寸等内容确定红外测试的测点，包括测试角度和红外测试设备与待测目标之间的距离，确定好测点后，将红外测试设备架设在某一测点就位，调整红外测试视场至待测进气道占据视场约三分之二大小；
(4)启动加热装置，加热并通过待测目标表面的热电偶监测待测进气道表面温度，将温度加热到高于目标温度后，通过移动装置迅速撤走加热装置；
(5)待进气道温度降至目标温度后，利用红外测试设备测量高温进气道红外辐射特征，确认数据记录完整并进行保存；
(6)红外测试设备完成红外数据采集工作完成后，再次移动加热装置至进气道区域，对进气道进行加热，同时将红外测试设备移动至下一测点并调整视场，等待下次测试；
(7)重复步骤(4)～(6)，直至测试全部完成，获得完整有效的高温进气道红外辐射特征测试数据。
本发明固定加热装置可均匀加热高温进气道，快速精准移动加热装置，避免对高温进气道红外辐射特征的影响，可稳定固定进气道，确保测试人员安全作业，获得准确有效的高温进气道红外辐射特征。
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，包括支撑支架1、固定角铁2、加热装置3、前后移动装置4、左右移动装置5；加热装置3装配在前后移动装置4上，前后移动装置4装配在左右移动装置5上，固定角铁2、前后移动装置4、左右移动装置5装配在支撑支架1上，待测进气道放置于固定角铁2上，测试时将加热装置3移动至待测进气道固定区域，将进气道加热至高于目标温度后，分别通过前后移动装置4和左右移动装置5将加热装置3移出红外测试视场，待进气道降至目标温度，使用红外测试设备获取高温进气道红外辐射特征。
支撑支架1为固定加热装置主体，用于支撑连接移动装置、加热装置及固定装置，其结构如图2所示，本装置支撑支架高约1.3m，前后长约2.6m，左右宽约2.6m。
固定角铁2凹陷形状与待测进气道接触面形状匹配，使待测进气道四个角的型面与固定角铁凹陷型面贴合，其凹陷形状如图3所示，固定角铁2内放置隔热毡，保护待测进气道避免机械碰撞，减少进气道与固定加热装置间热传导，提高加热效率。
加热装置3如图4所示，由支撑框架6、石英灯支架8、石英灯加热棒7组成，石英灯加热棒7两端由石英灯支架8支撑，石英灯支架8与进气道形状保持一致，中间部分镂空用于放置石英灯加热棒7，本装置需分别在进气道内部和外部上侧放置石英灯，分别对进气道内外表面同时进行加热，进气道加热温度最高需加热至900℃。
移动装置分为前后移动装置4和左右移动装置5，均由滑块和滑轨组成，本装置中前后移动装置4的滑块加热装置3连接，滑轨固定在支撑支架1上滑轨长度约2m，左右移动装置5的滑块与固定前后移动装置4滑轨的支撑支架1连接，滑轨固定在支撑支架1上，滑轨长度2.6m。
利用上述固定加热装置进行高温进气道红外辐射特征测试的测试方法为：
(一种高温进气道红外辐射特征测试方法，包括以下步骤：
(1)将待测进气道放置在固定角铁2上；
(2)将加热装置3移动至待测进气道区域，使加热所用的石英灯棒可完全覆盖加热目标；
(3)综合考虑测试目的、试验要求的安全距离、红外测试设备视场及目标尺寸等内容确定红外测试的测点，包括测试角度和红外测试设备与待测目标之间的距离，本案例中红外测试设备距离测试目标水平距离约为3m，红外测试设备首先在进气道头向0°测点就位，调整红外测试视场至待测进气道占据视场约三分之二大小；
(4)启动加热装置3，加热并通过待测目标表面的热电偶监测待测进气道表面温度，将温度加热到高于目标温度100℃后，以先前后移动后左右移动加热装置3的顺序迅速撤走加热装置3，加热装置3需至少移动0.5m以上距离；
(5)待进气道温度降至目标温度(800℃)后，利用红外测试设备测量高温进气道红外辐射特征，确认数据记录完整并进行保存；
(6)红外测试设备完成红外数据采集工作完成后，再次移动加热装置至进气道区域，对进气道进行加热，同时将红外测试设备移动至下一测点并调整视场，等待下次测试；
(7)重复步骤(4)～(6)，分别完成进气道头向0°、15°、30°、45°四个测点的红外测试，获得完整有效的高温进气道红外辐射特征测试数据。
Claims (9)
1.一种用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，包括支撑支架(1)、固定角铁(2)、加热装置(3)、前后移动装置(4)、左右移动装置(5)；其特征在于，
加热装置(3)装配在前后移动装置(4)上，前后移动装置(4)装配在左右移动装置(5)上，固定角铁(2)、前后移动装置(4)、左右移动装置(5)装配在支撑支架(1)上；待测进气道放置于固定角铁(2)上；测试时将加热装置(3)移动至待测进气道固定区域，将进气道加热至高于目标温度后，分别通过前后移动装置(4)和左右移动装置(5)将加热装置(3)移出红外测试视场，待进气道降至目标温度，使用红外测试设备获取高温进气道红外辐射特征。
2.一种如权利要求1所述的用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，其特征在于，所述的支撑支架(1)为固定加热装置主体，其尺寸由待测进气道尺寸、移动装置移动距离决定。
3.一种如权利要求1所述的用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，其特征在于，所述的固定角铁(2)凹陷形状与待测进气道接触面形状匹配，个数为2～4个，固定角铁(2)内设置隔热毡。
4.一种如权利要求1所述的用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，其特征在于，所述的加热装置(3)由支撑框架(6)、石英灯支架(8)、石英灯加热棒(7)组成，在进气道前后两端支撑框架(6)分别固定石英灯支架(8)，石英灯支架(8)与进气道形状保持一致，中间部分镂空用于放置石英灯加热棒(7)，支撑框架(6)与前后移动装置(4)连接，实现加热装置一体化移动。
5.一种如权利要求4所述的用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，其特征在于，所述的加热装置(3)通过调整石英灯加热棒(7)放置位置满足进气道不同部位加热要求，所述石英灯加热棒(7)可拆卸替换。
6.一种如权利要求1所述的用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，其特征在于，所述的加热装置(3)可加热目标温度在200℃～900℃范围内的高温进气道。
7.一种如权利要求1所述的用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，其特征在于，所述的前后移动装置(4)由滑块和滑轨组成，滑块与加热装置(3)连接，滑轨固定在支撑支架(1)上，滑轨长度在2m～4m之间。
8.一种如权利要求1所述的用于高温进气道红外辐射特征测试的固定加热装置，其特征在于，所述的左右移动装置(5)由滑块和滑轨组成，滑块与固定前后移动装置(4)滑轨的支撑支架(1)连接，滑轨固定在支撑支架(1)上，滑轨长度在2m～4m之间。
9.采用权利要求1所述的固定加热装置对高温进气道红外辐射特征进行的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待测进气道放置在固定角铁(2)上；
(2)将加热装置(3)移动至待测进气道区域，使加热所用的石英灯加热棒(7)完全覆盖加热目标；
(3)综合考虑测试目的、试验要求的安全距离、红外测试设备视场及目标尺寸来确定红外测试的测点，包括测试角度和红外测试设备与待测目标之间的距离，确定好测点后，将红外测试设备架设在某一测点就位，调整红外测试视场至待测进气道占据视场三分之二大小；
(4)启动加热装置(3)，加热并通过待测目标表面的热电偶监测待测进气道表面温度，将温度加热到高于目标温度100℃后，通过移动装置迅速撤走加热装置(3)；
(5)待进气道温度降至目标温度后，利用红外测试设备测量高温进气道红外辐射特征，确认数据记录完整并进行保存；
(6)红外测试设备完成红外数据采集工作后，再次移动加热装置(3)至进气道区域，对进气道进行加热，同时将红外测试设备移动至下一测点并调整视场，等待下次测试；
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