CN112577700B - 一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置 - Google Patents
一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及航天航空技术领域，尤其是涉及一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置；该舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，包括舵基板、舵轴、舵体骨架和舵前缘，舵轴依次穿过舵基板和舵体骨架后与舵前缘连接，舵前缘固定在舵体骨架上，舵基板包括基板本体和基板液冷装置；舵前缘包括前缘本体和前缘液冷装置，前缘液冷装置设置在前缘本体内；本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，该用于舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置能够在舵轴电弧风洞热密封试验中防止舵前缘和舵基板的烧蚀，提高舵前缘和舵基板在实验过程中的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及航天航空技术领域，尤其是涉及一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置。
背景技术
高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器，具有突防成功率高的特点，有着巨大的军事价值和潜在的经济价值。
高超声速飞行器在入大气层时各个部位要承受剧烈的空气动力加热，尤其是舵轴部位，在大偏转角条件下舵轴附近几个毫米的缝隙内冷壁热流可达几十多个兆瓦/平米，其防热材料能否承受这么高的热环境状态直接关系着飞行器设计的成败；因此，飞行试验前要进行地面防热材料的考核试验。
通常地面防热考核试验在电弧风洞内完成，由于电弧风洞的流场与天上飞行时的存在较大的差异性，且舵轴干扰区冷壁热流又较高，受制于电弧加热设备的功率，为了满足舵轴处的冷壁热流，往往需要加大舵的偏角以增加干扰进而增大热流，这会导致的舵身组合体其它部位的热环境与天上高速飞行时存在较大的差异，原因在于舵偏角的加大会使得舵前缘端头部分和其下部的舵基板上的干扰区的热流大幅增加，使得地面试验时舵前缘和舵基板这两个部位严重烧蚀破坏，最终试验停止。
发明内容
本发明的目的在于提供一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，该用于舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置能够在舵轴电弧风洞热密封试验中防止舵前缘和舵基板的烧蚀，提高舵前缘和舵基板在实验过程中的可靠性；
本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，包括包括舵基板、舵轴、舵体骨架和舵前缘，舵轴依次穿过舵基板和舵体骨架后与舵前缘连接，舵前缘固定在舵体骨架上，其特征在于：
舵基板包括：基板本体和基板液冷装置，基板液冷装置设置在基板本体内；
舵前缘包括：前缘本体和前缘液冷装置，前缘液冷装置设置在前缘本体内。
作为另外的实施方式，基板液冷装置包括第一进液通道和第一出液通道，第一进液通道和第一出液通道相连通；前缘液冷装置包括第二进液通道和第二出液通道，第二进液通道与第二出液通道相连通。
作为另外的实施方式，基板本体包括固定部和拆卸部，第一进液通道和第一出液通道均设置在拆卸部内。
作为另外的实施方式，舵体骨架靠近舵前缘的一侧设有安装槽，舵前缘靠近舵体骨架的一侧设有与安装槽相配合的凸出部，用于实现舵前缘与舵体骨架的固定。
作为另外的实施方式，第二进液通道和第二出液通道分别沿舵前缘长度方向设置。
作为另外的实施方式，第二进液通道的数量为两个，两个第二进液通道对称设置在第二出液通道的两侧；第二出液通道设置在两个第二进液通道之间；第二出液通道和两个第二进液通道截面均为圆形，第二出液通道和两个第二进液通道的轴线均位于同一水平面上。
作为另外的实施方式，第二出液通道的截面面积为两个第二进液通道之和。
作为另外的实施方式，还包括隔热片，套设在舵轴上；隔热片位于舵体骨架和舵基板之间，并分别与舵体骨架和舵基板相接触。
作为另外的实施方式，隔热片为圆环形，圆环形隔热片竖直向下方向的投影面至少部分覆盖于拆卸部的竖直向下方向的投影面。
作为另外的实施方式，第一进液通道、第一出液通道、第二进液通道和第二出液通道内部的液体压力为1-10MPa。
有益效果：
技术效果：本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，通过分别在舵基板和舵前缘设置基板液冷装置和前缘液冷装置，以使现有的舵基板和舵前缘具备良好的可靠性，当在电弧风洞内做地面防热考核试验时，通过上述的设置可以有效防止因舵偏角的加大使得舵前缘端头部分和其下部的舵基板上的干扰区的热流大幅增加而出现舵前缘和舵基板这两个部位烧蚀；
经济效果：本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，通过分别在舵基板和舵前缘设置基板液冷装置和前缘液冷装置，可以有效减少因现有技术中的舵前缘和舵基板在实验过程中因烧蚀导致的采购该舵前缘和舵基板的开支，进而节省在电弧风洞内地面防热考核试验的成本；
社会效果：本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，通过分别在舵基板和舵前缘设置基板液冷装置和前缘液冷装置，可以进一步推动我国在航天领域的发展，促进社会进步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置的主视方向结构示意图；
图2为本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置的俯视方向结构示意图；
图3为本发明中舵体骨架和舵前缘左视方向结构示意图；
图4为本发明中舵前缘主视方向结构示意图；
图5为图4中A-A方向的剖视图；
图6为图4中B-B方向的剖视图。
附图标记说明：
1、舵基板；11、基板本体；111、固定部；112、拆卸部；12、基板液冷装置；113、第一进液通道；114、第一出液通道；
2、舵轴；
3、舵体骨架；31、安装槽；
4、舵前缘；41、前缘本体；42、前缘液冷装置；421、第二进液通道；422、第二出液通道；43、凸出部；
5、隔热片。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图6，本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，包括舵基板1、舵轴2、舵体骨架3和舵前缘4，所述舵轴2依次穿过所述舵基板1和舵体骨架3后与所述舵前缘4连接，所述舵前缘4固定在所述舵体骨架3上，所述舵基板1包括基板本体11和基板液冷装置12，所述基板液冷装置12设置在所述基板本体11内；
在实际使用中，通过在基板本体11内设置基板液冷装置12，实验时，可将水等常温或低于常温的液体通入至基板本体11内，进而使得基板本体11内的冷却液体不断流动，以带走舵基板1的热量，进而防止舵基板被烧蚀，
具体的，舵前缘4包括前缘本体41和前缘液冷装置42，前缘液冷装置42设置在前缘本体41内，原理同上述基板液冷装置12，为节省篇幅，在此不作过多赘述；其中，
所述基板液冷装置12包括第一进液通道113和第一出液通道114，所述第一进液通道113和所述第一出液通道114相连通；所述前缘液冷装置42包括第二进液通道421和第二出液通道422，所述第二进液通道421与所述第二出液通道422相连通；在实际使用中，通过在基板本体11内设置第一进液通道113和第一出液通道114，实验时，可将水等常温或低于常温的液体通入第一进液通道113，由于第一进液通道113与第一出液通道114相连通，以使得基板本体11内的液体不断流动，进而带走舵基板1的热量，以防止舵基板1被烧蚀；所述第二进液通道421与所述第二出液通道422原理同上述第一进液通道113和所述第一出液通道114，在此省略；其后，
基板本体11包括固定部111和拆卸部112，第一进液通道113和第一出液通道114均设置在拆卸部112内；在实际使用中，为便于更换和维护基板本体11，特将舵基板1设置为固定部111和拆卸部112；
当然，在具体运用时，由于紫铜的导热效率高，且相比于银等其他金属的成本更低，为此，还可以将拆卸部112设置为紫铜材质制成的拆卸部；
舵体骨架3靠近舵前缘4的一侧设有安装槽31，舵前缘4靠近舵体骨架3的一侧设有与安装槽31相配合的凸出部43，用于实现舵前缘4与舵体骨架3的固定；在实际使用中，通过设置安装槽31和凸出部43，不仅便于舵前缘4和舵体骨架3的拆装，另外，利用凸出部43还可以将热量传递至舵体骨架3；而后，
第二进液通道421和第二出液通道422分别沿舵前缘4长度方向设置；在实际使用中，通过沿舵前缘4长度方向设置第二进液通道421和第二出液通道422，以使流经第二进液通道421和第二出液通道422的冷却液体(如水)的路径更长，以达到更好的防烧蚀效果；
当然，为进一步提高舵前缘4的防烧蚀能力，第二进液通道421的数量为两个，第二出液通道422设置在两个第二进液通道421之间，两个第二进液通道421对称设置在第二出液通道422的两侧，第二出液通道422和两个第二进液通道421截面均为圆形，第二出液通道422和两个第二进液通道421的轴线均位于同一水平面上；在实际使用中，通过在舵前缘4内部两侧分别设置第二进液通道421，并在两个第二进液通道421的中间位置处设置第二出液通道422，以使舵前缘4的导热更加均匀；
其后，第二出液通道422的截面面积为两个第二进液通道421之和；在实际使用中，为保证舵前缘4更加有效地冷却并确保冷却过程中第二进液通道421和第二出液通道422内部液体流速更加均匀，具体地说，通过上述设置可以使得第二出液通道422的流量等于两个第二进液通道421的流量之和，进而使得流速更加均匀；
当然，在一些实施例中，为避免舵基板1和舵前缘4其中之一温度过高而将热量传递至彼此，舵前缘4位置处还包括套设在舵轴2上的隔热片5，隔热片5位于舵体骨架3和舵基板1之间，隔热片5分别与舵体骨架3和舵基板1相抵接；其中，
隔热片5为圆环形，圆环形隔热片5竖直向下方向的投影面至少部分覆盖于拆卸部112的竖直向下方向的投影面；在实际使用中，隔热片5除隔热作用外，还可以起到固定拆卸部112的作用；
当然，为更好的防止舵前缘4和舵基板1在实验过程中被烧蚀而损坏，第一进液通道113、第一出液通道114、第二进液通道421和第二出液通道422内部的液体压力为1-10MPa；
需要说明的是，第一进液通道113、第一出液通道114、第二进液通道421和第二出液通道422内部的液体压力可以为1MPa，也可以为5MPa或者10MPa。
还需要说明的是，本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置尤其适用于焓值范围为5MJ/kg至25MJ/kg的热环境，在实际使用中，可以为5MJ/kg，也可以为15MJ/kg或者25MJ/kg。
本发明提供的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，通过分别在舵基板1和舵前缘4设置基板液冷装置12和前缘液冷装置42，以使现有的舵基板1和舵前缘4具备良好的主动导热能力，当在电弧风洞内做地面防热考核试验时，通过上述的设置可以有效防止因舵偏角的加大使得舵前缘4端头部分和其下部的舵基板1上的干扰区的热流大幅增加而出现舵前缘4和舵基板1这两个部位烧蚀，提高舵前缘4和舵基板1在实验过程中的可靠性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，包括舵基板(1)、舵轴(2)、舵体骨架(3)和舵前缘(4)，所述舵轴(2)依次穿过所述舵基板(1)和舵体骨架(3)后与所述舵前缘(4)连接，所述舵前缘(4)固定在所述舵体骨架(3)上，其特征在于：
所述舵基板(1)包括：基板本体(11)和基板液冷装置(12)，所述基板液冷装置(12)设置在所述基板本体(11)内；
所述基板液冷装置(12)包括第一进液通道(113)和第一出液通道(114)，所述第一进液通道(113)和所述第一出液通道(114)相连通；前缘液冷装置(42)包括第二进液通道(421)和第二出液通道(422)，所述第二进液通道(421)与所述第二出液通道(422)相连通；
所述基板本体(11)包括固定部(111)和拆卸部(112)，所述第一进液通道(113)和所述第一出液通道(114)均设置在所述拆卸部(112)内；
还包括隔热片(5)，套设在所述舵轴(2)上；所述隔热片(5)位于所述舵体骨架(3)和所述舵基板(1)之间，并分别与所述舵体骨架(3)和所述舵基板(1)相接触；
所述舵前缘(4)包括：前缘本体(41)和前缘液冷装置(42)，所述前缘液冷装置(42)设置在所述前缘本体(41)内。
2.根据权利要求1所述的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，其特征在于，所述舵体骨架(3)靠近所述舵前缘(4)的一侧设有安装槽(31)，所述舵前缘(4)靠近所述舵体骨架(3)的一侧设有与所述安装槽(31)相配合的凸出部(43)，用于实现所述舵前缘(4)与所述舵体骨架(3)的固定。
3.根据权利要求1所述的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，其特征在于，所述第二进液通道(421)和所述第二出液通道(422)分别沿所述舵前缘(4)长度方向设置。
4.根据权利要求3所述的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，其特征在于，所述第二进液通道(421)的数量为两个，两个所述第二进液通道(421)对称设置在所述第二出液通道(422)的两侧；所述第二出液通道(422)设置在两个所述第二进液通道(421)之间；所述第二出液通道(422)和两个所述第二进液通道(421)截面均为圆形，所述第二出液通道(422)和两个所述第二进液通道(421)的轴线均位于同一水平面上。
5.根据权利要求4所述的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，其特征在于，所述第二出液通道(422)的截面面积为两个所述第二进液通道(421)之和。
6.根据权利要求1所述的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，其特征在于，所述隔热片(5)为圆环形，所述圆环形隔热片(5)竖直向下方向的投影面至少部分覆盖于所述拆卸部(112)的竖直向下方向的投影面。
7.根据权利要求1所述的一种舵轴电弧风洞热密封试验舵前缘和舵基板的液冷装置，其特征在于，所述第一进液通道(113)、第一出液通道(114)、第二进液通道(421)和第二出液通道(422)内部的液体压力为1-10MPa。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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