CN112665843A - 一种用于机载大气数据探头的环境试验设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机载设备的环境试验技术领域，涉及一种用于机载大气数据探头的环境试验设备，所述设备包含箱体、制冷器、吹风系统、振动台。箱体内部由内外两部分组成，内部区域为试验区，试验区与外壳之间为送风管道，试验箱内通过送风管道能够形成上送下回的冷热风循环系统。制冷器用来为试验区提供低温源，模拟空中低温环境。吹风系统从箱体内部抽取冷气，并由吹风机通过喷口对试验件吹风，模拟空中高速气流环境。振动台主体安装于箱体外部，振动台面位于箱体内部能够安装试验件，模拟空中振动环境。
Description
技术领域
本发明属于机载设备的环境试验技术领域，涉及一种用于机载大气数据探头的环境试验设备，直接应用于大气数据探头的可靠性、安全性和寿命试验。
背景技术
国内大气数据探头一般都是按照国内军用标准和行业标准进行研制，典型的总静压探头示意图见图2，攻角/侧滑角探头示意图见图3，总温探头示意图见图4。总静压探头一般按照GJB836-1990《补偿式总、静压受感器通用规范》研制，攻角/侧滑角探头一般按照HB7273-96《攻角、侧滑角传感器通用规范》研制，总温传感器一般按照GJB3222-1998《机载大气总温传感器通用规范》研制。这些标准都有明确的技术指标要求，但是关于寿命、安全性和可靠性试验内容上都无明确的要求。受设备限制，国内大气数据探头的可靠性和寿命试验一般有两种模式，其一为单独振动加速试验，此试验方法主要用来考核探头的结构可靠性；其二为长时间通电加速试验，此试验方法主要用来考核探头的加温可靠性和加热器的寿命。此两种试验模式可单独采用通电设备和振动设备进行试验，但是，此两种方法模拟的环境与探头在机上使用时真实环境有较大差异，试验结果的可信度相对较差。
探头类产品安装于飞机外部，其在空中会遇到严酷的结冰环境。为了保证探头的正常使用，探头一般都会在关键的气动感受部位设置电加热器用来进行防冰和除冰工作。一般探头在空中的加温功率为200W～1000W，加热器内部温度一般为300℃～500℃。探头在空中使用时，在高速气流散热和低温环境作用下，探头外表面温度一般会降到0℃～100℃。探头内部焊料耐温为600℃～800℃，空中飞行时，加热器温度会快速散热，不会熔化焊料。如果在地面无风条件长期通电，则加热器温度聚集过高，容易造成焊料熔化，损坏产品。因此，如果采用地面长期通电的方法，试验条件过于严酷，且加速因子无法有效量化。
发明内容
本发明的目的是：设计一种用于机载大气数据探头的环境试验设备，用于大气数据探头的高可靠性和安全性的试验。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种用于机载大气数据探头的环境试验设备，
所述设备集成了低温箱、振动台和循环吹风设备，包括低温箱1、制冷器4、吹风系统2、振动台3；
低温箱1箱体内部区域为试验区，换热器、送风管道安装在箱体1外部，送风管道为包围在箱体外壳的通路，低温箱1、换热器、送风管道组成冷热风循环系统；
本发明的热冷风循环系统通过换热器的内部风机强制形成箱体内部气流的循环对流效果，实现了箱内温度环境控制，能够保证箱内温度环境在试验件高温工作情况时维持整体低温试验环境。
制冷器4位于低温箱1外部，用来为试验区提供低温源，用于模拟空中低温环境。
吹风系统2安装在箱体外部，从箱体内部抽取冷气，通过出风口对试验件吹风，用于模拟空中高速气流环境；
振动台3主体安装于箱体下方，振动台面位于箱体内部用于安装试验件，用于模拟空中振动环境。
所述制冷器4与换热器连接，并通过热冷风循环系统为低温箱1提供冷源。
所述吹风系统2进风口、出风口在箱体内部。
所述送风管道进风一端与换热器连接，出风的一端位于箱体顶部，出风口均匀形状、出风口形状；
所述吹风系统的吹风速度为100km/h～1000km/h。
所述送风管道材质：不锈钢整体焊接结构，填充保温材料聚氨酯发泡及玻璃纤维，与箱体内部采用50mm厚聚氨酯板分割。
本发明的有益效果是：
本发明的环境试验设备集成了低温箱、振动台和循环吹风设备，能够比较真实地综合探头在空中的使用环境，系统示意图见图1。通过所述系统，探头在进行可靠性试验时，可根据飞机的使用条件，设置合理的通电、吹风、振动、低温等综合试验环境，充分模拟探头在空中的使用环境，保证可靠性试验结果的有效性。同时，所述系统也解决了探头因常温无风条件下长时间通电导致产品温度过高，试验条件过于严酷的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，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为本发明的环境试验设备示意图；
图2为典型L型总静压探头图；
图3为攻角/侧滑角探头图；
图4为总温探头示意图；
图5为本发明的冷热风循环系统平面示意图；
其中，1-低温箱、2-吹风系统、3-振动台、4-制冷器、5-探头试验件、6-换热器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
请参阅图1，本发明设备，箱体内尺寸为8m*8m*4m，外尺寸为8.3m*8.3m*4.5m，外部为优质冷轧钢板，并进行防锈处理，内部为不锈钢板整体焊接机内部加强结构件，填充保温材料聚氨酯发泡剂超细玻璃纤维(厚度150mm)。箱体由内外两部分组成，内部高2.8m，外层高1.2m，总高度为4m。采用50mm厚聚氨酯板把箱体内分割成试验区和侧面与上部的送风风道夹层区，夹层区设置换热器，侧面与上部分别设置回风百叶和送风百叶，整体组装成强制对流的冷热风循环系统。平面示意图如图5所示，换热器由风机、蒸发器(与制冷器交联)和电加热器组成，用来实现箱内温度控制，温度范围为-60℃～20℃。箱体地面设置一套吹风系统，由专门的风机通过风管道喷口吹风，实现试验件周围风速要求，风速范围0～1000km/h，其中风机主体外置在箱体外，进风口设置在箱体内。由于振动台工作环境不能低于0℃，因此振动台主体放置在箱体内设置的地坑(1.8m长*1.8m宽*0.95m高)内，与上层通过保温板隔离，采用特殊机械夹具来固定，以配合箱体结构，同时地坑内加装加热装置使振动台保持0℃以上温度，振动台底板上部设置有冷凝水排泄槽，防止冷凝水流入振动台中，振动台基础采用混凝土地面。
请参阅图2，本发明设备能够完成总静压探头的可靠性、安全性和寿命试验，总静压探头按照机上安装情况固定在图1振动台面上，试验过程中为总静压探头通额定电压，吹风系统喷口对准总静压管头部分加温的位置。试验条件参照飞机的典型飞行条件，一般温度设置为-55℃，吹风速度设定为100km/h～1000km/h，振动条件按飞机要求。
请参阅图3，本本发明设备能够完成攻角/侧滑角探头的可靠性、安全性和寿命试验，攻角/侧滑角探头按照机上安装情况固定在图1振动台面上，试验过程中为攻角/侧滑角探头通额定电压，吹风系统喷口对准攻角/侧滑角探头风标部分加温的位置。试验条件参照飞机的典型飞行条件，一般温度设置为-55℃，吹风速度设定为100km/h～1000km/h，振动条件按飞机要求。
请参阅图4，本发明设备能够完成总温探头的可靠性、安全性和寿命试验，总温探头按照机上安装情况固定在图1振动台面上，试验过程中为总温探头通额定电压，吹风系统喷口对总温探头进气口加温的位置。试验条件参照飞机的典型飞行条件，一般温度设置为-55℃，吹风速度设定为100km/h～1000km/h，振动条件按飞机要求。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于机载大气数据探头的环境试验设备，其特征在于：所述设备集成了低温箱、振动台和循环吹风设备，包括低温箱、制冷器、吹风系统、振动台；
低温箱箱体内部区域为试验区，换热器、送风管道安装在箱体外部，送风管道为包围在箱体外壳的通路，低温箱、换热器、送风管道组成冷热风循环系统，
制冷器位于低温箱外部，用来为试验区提供低温源；吹风系统安装在箱体外部，从箱体内部抽取冷气，通过出风口对试验件吹风；
振动台主体安装于箱体下方，振动台面位于箱体内部用于安装试验件。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：制冷器与换热器连接，并通过热冷风循环系统为低温箱提供冷源。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：吹风系统进风口、出风口在箱体内部。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：送风管道进风一端与换热器连接，出风的一端位于箱体顶部，管道内部为一体式结构，出风口为开闭式百叶。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：吹风系统的吹风速度为100km/h～1000km/h。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：送风管道为不锈钢整体焊接结构。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：送风管道填充保温材料聚氨酯发泡及玻璃纤维。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：箱体内部采用50mm厚聚氨酯板分割。
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