CN201229251Y - 导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置 - Google Patents

Abstract

导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置包括：导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源、铜圆管、水管联接接口、石英红外辐射加热管、铜质灯头固定支座；加工成半圆形状的铜圆管焊接在导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构的铜质边框架的外侧壁上，铜圆管与铜质边框架之间形成导热性能良好的铜焊口；石英红外辐射加热管两端的铜质电极插入到铜质灯头固定支座上的圆孔内，用锁紧螺丝紧固，铜质灯头固定支座用锁紧螺丝固定在铜质边框架的水平壁上；铜圆管的两端各焊接一个水管联接接口。本实用新型该装置保证了在高速飞行器高温气动热模拟试验中，试验工装制作的简洁快速性和安全可靠性，且具有结构简单，便于制作的优点。

Description

导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置，可有效地保证高速飞行器高温气动热模拟试验中，试验工装制做的快速性和安全可靠性。

背景技术

出于突防、反导、高空高速侦察等方面的需要，导弹飞行器的飞行马赫数在不断提高，由气动热产生的高温、高热流，会降低导弹飞行器材料的强度极限与飞行器结构的承载能力，使飞行器结构产生热变形，破坏部件的气动外形并影响安全飞行。为保证导弹飞行器的安全，确认飞行器结构是否能经得起高速飞行时所产生的热冲击及高温热应力破坏，必须对导弹飞行器结构进行静、动态的地面气动热模拟试验.模拟导弹在高速飞行时的受热状况，测试并分析高温热冲击条件下导弹结构的热强度、热应力、热变形、热膨胀量等高温力学性能参数的变化对飞行安全的影响。由于导弹等高速飞行器飞行时表面温度很高，当飞行速度超过3个马赫数时，其弹头表面会产生500℃以上的气动热场。飞行速度超过6个马赫数时，其弹头与弹翼前缘驻点温度会达到上千度。导弹热试验温度一般为300℃至1000℃，有的甚至可达到1200℃的高温。

模拟高速气动热环境的有效及常用的方法之一是使用石英红外加热器对导弹结构或部件的外表面进行辐射加热，通过计算机自动控制系统按照导弹飞行时壳体外表面的热流密度或温度进行实时控制，生成与导弹飞行条件相符的气动热试验模拟环境。石英灯加热管的热惯性小，发热功率高，是很好的高温瞬态红外加热源。石英灯管内部为密封状态，并充有惰性气体氩气，石英灯的引出电极为铜质材料。由于石英玻璃的热膨胀系数极小，与金属材料铜的热膨胀系有着数量级上的差别，在350℃以上的高温温下，铜引出电极的热膨胀量远大于石英玻璃外壳的热膨胀量，这将引起封闭失效及气体泄漏，造成灯丝烧毁的现象。因此，为了在高温热试验过程中保证石英灯的安全工作，石英灯铜电极的温度不能超过350℃，当试验时铜电极温度大于350℃时，必须对铜电极实行实时降温，防止石英灯漏气烧毁。而通冷却水降温是极为有效的方法。高温试验中对数十个甚至数百个石英灯阵列的各铜引出电极在通几百伏高电压的同时又通流动的冷却水，其试验工装的设计与加工相当复杂，为防止水泄漏，安全性能要求也非常高，并且试验工装的设计、制作以及加工时间周期很长。现在导弹新型号的研制任务大幅增加，研制周期越来越短，研制速度在不断加快，导弹总体设计部门需要尽快得到地面热强度试验的结果，以保证导弹结构的安全性及设计定型的进度要求。为此需设计一种结构简单，便于加工制做的导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷装置。以保证试验的快速性，同时还要具备安全性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的，提供一种导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置，该装置保证了在高速飞行器高温气动热模拟试验中，试验工装制作的简洁快速性和安全可靠性，且具有结构简单，便于制作的优点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置包括：导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源、铜圆管、水管联接接口、石英红外辐射加热管、铜质灯头固定支座；加工成半圆形状的铜圆管焊接在导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构的铜质边框架的外侧壁上，铜圆管与铜质边框架之间形成导热性能良好的铜焊口；石英红外辐射加热管两端的铜质电极插入到铜质灯头固定支座上的圆孔内，用锁紧螺丝紧固，铜质灯头固定支座用锁紧螺丝固定在铜质边框架的水平壁上，石英红外辐射加热管两端的铜质电极与铜圆管之间形成了导热性良好的铜质联结通路；铜圆管的两端各焊接一个水管联接接口，铜圆管的一端通过水管连接到进水源上，铜圆管的另一端通过水管通到室外。

所述的铜圆管采用导热性与可塑性能良好的紫铜圆管；铜圆管的直径为15mm-25mm；铜圆管与导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构的铜质边框架的连接采用堆焊连接方式。

本发明的原理：将铜圆管用弯管器加工成半圆形状焊接在导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构的铜质边框架上，形成导热性良好的铜堆口。紫铜圆管两端焊接水管连接接口。在试验中紫铜圆管的一端通过水管连接在进水源上，水温一般为20℃左右，紫铜圆管的另一端通过水管通到排水口处。导弹高温热试验的时间历程都不很长，一般只有几十秒到几分钟，长距离飞行的巡航导弹的高温热试验时间也就几十分钟，因此可以将出水管内加热过的热水直接排放掉，保证试验中入水端的温度一直保持在20℃左右的低温范围。该装置的水冷铜管虽然距离石英灯电极有一小段距离，但铜的导热效果十分良好，传热迅速，高温试验中石英灯电极的热量会迅速地传导到水冷铜管上，由流动的低温水带走。由于水被加热后的沸点温度为100℃，未气化的水温要低于100℃，且水的热容很大，流动的水带走了大量石英灯电极上的热量，可以保证导弹高温热试验中水冷铜管的温度小于100℃，石英灯铜电极温度不超过300℃，确保了试验的成功和安全可靠性。该方法避免了对每一个石英灯电极进行单独的冷却通路加工及连接的极为繁复的工艺过程，试验装置可靠性高，明快、简洁、易加工制做。加快了导弹飞行器高温气动热模拟试验的进度。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)由于对应每一个半圆环上的众多石英灯电极只焊接了一根导热冷却水通路铜管，避免了对每个石英灯电极进行单独的冷却通路加工及连接的极为繁复的工艺过程，且紫铜管外壁为封闭体，堆焊焊缝仅有两条，不易出现漏水现象。

(2)本实用新型结构简单，加工制做方便，安全可靠，明显加快了导弹飞行器高温气动热模拟试验的进度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型水冷器刨面的结构示意图；

图3是未具水冷功能的导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型由导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源(图3所示)、铜圆管1(采用紫铜圆管，其直径为15mm-25mm)、水管联接接口9、石英红外辐射加热管4、铜质灯头固定支座6组成，将铜圆管1用弯管器加工成半圆形状，使用铜堆焊的方法，焊接在导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构的铜质边框架2的外侧壁上，铜圆管1与铜质边框架2之间形成导热良好的铜堆焊口3。石英红外辐射加热管4两端的铜质电极5插入到铜质灯头固定支座6上的圆孔内，用锁紧螺丝7紧固，铜质灯头固定支座6用锁紧螺丝8固定在L型的铜质边框架2的水平壁上，石英红外辐射加热管4两端的铜质电极5与铜圆管1之间形成了导热性良好的铜质联结通路。铜圆管1的两端各焊接一个水管联接接口9，一端通过水管连接到进水源上，铜圆管1的另一端通过水管通到室外。高温试验中通过铜圆管1内流过的冷却水，带走大量石英红外辐射加热管4两端的铜质电极5上的热量，保证导弹高温热试验中石英灯铜电极温度不超过300℃，确保试验的成功和安全可靠性。

总之，可对石英红外加热器的铜电极实施动态冷却水实时降温，防止由于石英红外加热器外壳的石英玻璃与铜引出电极的热膨胀系数的巨大差异，引起石英灯头封闭失效与气体泄漏，造成灯丝烧毁的现象，该装置具有结构简洁，便于加工制做。可有效地保证高速飞行器高温气动热模拟试验中，试验工装制做的快速性和安全可靠性。

Claims (4)

1.导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置，其特征在于包括：导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源、铜圆管(1)、水管联接接口(9)、石英红外辐射加热管(4)、铜质灯头固定支座(6)；加工成半圆形状的铜圆管(1)焊接在导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构的铜质边框架(2)的外侧壁上，铜圆管(1)与铜质边框架(2)之间形成导热性能良好的铜焊口(3)；石英红外辐射加热管(4)两端的铜质电极(5)插入到铜质灯头固定支座(6)上的圆孔内，用锁紧螺丝(7)紧固，铜质灯头固定支座(6)用锁紧螺丝(8)固定在铜质边框架(2)的水平壁上；铜圆管(1)的两端各焊接一个水管联接接口(9)，铜圆管(1)的一端通过水管连接到进水源上，铜圆管(1)的另一端通过水管通到室外。

2.根据权利要求1所述的导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置，其特征在：所述的铜圆管(1)采用导热性与可塑性能良好的紫铜圆管。

3.根据权利要求1或2所述的导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置，其特征在：所述的铜圆管(1)的直径为15mm-25mm。

4.根据权利要求1或2所述的导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源水冷却装置，其特征在：所述的铜圆管(1)与导弹飞行器高温气动热模拟试验红外热源结构的铜质边框架(2)的连接采用堆焊连接方式。

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