CN209102324U - 一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，涉及高超声速风洞试验领域；包括模具右段、模具左段、低温烧蚀层、钢芯和推杆；模具右段和模具左段对接组成整体模具框架；低温烧蚀层填充在整体模具框架内；推杆轴向竖直固定安装在钢芯的顶端；钢芯的底端沿竖直方向从上至下伸入低温烧蚀层；钢芯包括内筒、隔热套、垫片和壳体；其中，壳体内部设置有中空腔体；内筒为中空柱状结构；内筒沿轴向固定安装在壳体的腔体中；垫片水平固定安装在内筒轴向底端的下表面，实现密封；隔热套套装在内筒轴向底端的内壁上；本实用新型结构合理，便于加工，可用于低温烧蚀模型制作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高超声速风洞试验领域，特别是一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置。
背景技术
在严酷的热环境下，空天飞机、载入弹头、空间探测器等飞行器需选择合适的热防护系统，以保护内部结构温度不超过所能承受的温度极限。烧蚀型防热是应用最早、成熟度最高的被动热防护技术，得到了广泛的应用。其防热机制是通过自身材料不断的消耗来带走大量的热量，阻隔外部热量向结构内部传递，以保证内部结构能在一定温度范围内正常工作。烧蚀不仅损失飞行器的质量，同时会一定程度改变飞行器的外形，特别是头部形状的剧烈变化，使飞行器绕流的流场、激波形状、表面压力分布和摩阻特性发生很大的变化，进而影响飞行器的气动力/力矩特性，改变飞行器的静/动稳定裕度。受气动力/力矩特性的预测精度和不确定性的影响，精确控制成为难题，给导弹等飞行器的弹道设定和落点位置控制带来了很大挑战。因此很有必要对烧蚀材料表面物理、化学特征在高超声速高温气体作用下的演化过程及机理展开研究，以掌握烧蚀外形变化规律，并分析其物理、化学特征对气动特性的影响，从而为防护结构的设计分析、性能预报以及飞行器气动性能的准确预测提供指导。
目前制作低温烧蚀模型的装置存在以下缺点：
1、模型成型率低；
2、模型成型过程不稳定，成型质量较差；
3、成型后的模型内部含有气泡杂质。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，结构合理，便于加工，可用于低温烧蚀模型制作。
本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，包括模具右段、模具左段、低温烧蚀层、钢芯和推杆；其中，模具右段和模具左段对接组成整体模具框架；低温烧蚀层填充在整体模具框架内；推杆为倒置T字形结构；T形推杆的底端为圆盘结构；推杆轴向竖直固定安装在钢芯的顶端；且推杆底端的圆盘结构与钢芯顶端固定连接；钢芯的底端沿竖直方向从上至下伸入低温烧蚀层。
在上述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，所述的模具右段和模具左段为对称结构；模具右段和模具左段均设置有凹槽；对接后模具右段和模具左段的凹槽对接为整体柱锥型凹槽。
在上述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，所述整体柱锥型凹槽轴向竖直设置，且整体柱锥型凹槽的顶端为柱型凹槽；柱型凹槽的下端为锥形凹槽。
在上述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，所述柱型凹槽的直径大于推杆底端圆盘结构直径1-1.5mm。
在上述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，所述钢芯包括内筒、隔热套、垫片和壳体；其中，壳体内部设置有中空腔体；内筒为中空柱状结构；内筒沿轴向固定安装在壳体的腔体中；垫片水平固定安装在内筒轴向底端的下表面，实现密封；隔热套套装在内筒轴向底端的内壁上。
在上述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，所述壳体为三级台阶柱状结构；沿竖直方向每级台阶直径递减。
在上述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，所述钢芯与推杆的连接处设置有排气孔。
在上述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，在模具右段和模具左段组成的整体模具框架中填充低温烧蚀层时，低温烧蚀层的液面高于柱型凹槽与锥形凹槽的对接处。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
(1)本实用新型采用了推杆与钢芯组成的活塞结构；既提高了操作方便性；同时利用推杆与钢芯的压力保持，实现了低温烧蚀层的更快成型；
(2)本实用新型钢芯和推杆合成活塞上有排液孔，将低温材料融化成液体倒入模具，当活塞从上往下将液体挤压，空气和多余的液体将在压力的作用下沿着钢芯和推杆的孔向上排出。
附图说明
图1为本实用新型模型制作装置剖视图；
图2为本实用新型钢芯内部示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：
本实用新型提供一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，用于高超声速风洞低温烧蚀试验模型制作。试验模型的外形主体材料为低温材料石蜡、樟脑、萘等，模型内腔放置外部测力天平，用于在高超声速试验过程中监测烧蚀过程中气动力和力矩的变化。
如图1所示为模型制作装置剖视图，由图可知，一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，包括模具右段1、模具左段2、低温烧蚀层3、钢芯4和推杆5；其中，模具右段1和模具左段2对接组成整体模具框架；低温烧蚀层3填充在整体模具框架内；推杆5为倒置T字形结构；T形推杆5的底端为圆盘结构；推杆5轴向竖直固定安装在钢芯4的顶端；且推杆5底端的圆盘结构与钢芯4顶端固定连接；钢芯4的底端沿竖直方向从上至下伸入低温烧蚀层3。
其中，模具右段1和模具左段2为对称结构；模具右段1和模具左段2均设置有凹槽；对接后模具右段1和模具左段2的凹槽对接为整体柱锥型凹槽。所述整体柱锥型凹槽轴向竖直设置，且整体柱锥型凹槽的顶端为柱型凹槽；柱型凹槽的下端为锥形凹槽。柱型凹槽的直径大于推杆5底端圆盘结构直径1-1.5mm。
如图2所示为钢芯内部示意图，由图可知，钢芯4包括内筒6、隔热套7、垫片8和壳体9；其中，壳体9内部设置有中空腔体；内筒6为中空柱状结构；内筒6沿轴向固定安装在壳体9的腔体中；垫片8水平固定安装在内筒6轴向底端的下表面，实现密封；隔热套7套装在内筒6轴向底端的内壁上。
壳体9为三级台阶柱状结构；沿竖直方向每级台阶直径递减。钢芯4与推杆5的连接处设置有排气孔10。在模具右段1和模具左段2组成的整体模具框架中填充低温烧蚀层3时，低温烧蚀层3的液面高于柱型凹槽与锥形凹槽的对接处。
在进行制作低温烧蚀模型过程中，首先将合成整体模具放入烘箱中进行加热，使其表面温度达到50°并保持20分钟。将低温烧蚀层3融化成液体倒入模具，倾入低温烧蚀层3的体积要大于模型外形的体积，采用装配好的活塞从上往下将液体挤压，钢芯4和推杆5合成活塞上有排气孔10，空气和多余的液体将在压力的作用下沿着钢芯4和推杆5的排气孔10向上排出，同时低温烧蚀层3全凝固成固体需要一段时间，在这个时间段内，钢芯4和推杆5合成的活塞在自身重力作用下会持续的给低温烧蚀层3施加压力，减少凝固后低温烧蚀层体内残留的气泡，使得低温烧蚀层更加结实。等低温烧蚀层3凝固成固体，将表面覆盖有低温烧蚀层3的钢芯4、推杆5从模具中取出来，将推杆5从钢芯4拆下来，将表面覆盖有低温烧蚀层3的钢芯4与内筒6、隔热套7、垫片8、外部天平和外部支杆等固定在一起，此时就可以将制作好的低温烧蚀模型应用于高超声速风洞试验。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：包括模具右段(1)、模具左段(2)、低温烧蚀层(3)、钢芯(4)和推杆(5)；其中，模具右段(1)和模具左段(2)对接组成整体模具框架；低温烧蚀层(3)填充在整体模具框架内；推杆(5)为倒置T字形结构；T形推杆(5)的底端为圆盘结构；推杆(5)轴向竖直固定安装在钢芯(4)的顶端；且推杆(5)底端的圆盘结构与钢芯(4)顶端固定连接；钢芯(4)的底端沿竖直方向从上至下伸入低温烧蚀层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：所述的模具右段(1)和模具左段(2)为对称结构；模具右段(1)和模具左段(2)均设置有凹槽；对接后模具右段(1)和模具左段(2)的凹槽对接为整体柱锥型凹槽。
3.根据权利要求2所述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：所述整体柱锥型凹槽轴向竖直设置，且整体柱锥型凹槽的顶端为柱型凹槽；柱型凹槽的下端为锥形凹槽。
4.根据权利要求3所述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：所述柱型凹槽的直径大于推杆(5)底端圆盘结构直径1-1.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：所述钢芯(4)包括内筒(6)、隔热套(7)、垫片(8)和壳体(9)；其中，壳体(9)内部设置有中空腔体；内筒(6)为中空柱状结构；内筒(6)沿轴向固定安装在壳体(9)的腔体中；垫片(8)水平固定安装在内筒(6)轴向底端的下表面，实现密封；隔热套(7)套装在内筒(6)轴向底端的内壁上。
6.根据权利要求5所述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：所述壳体(9)为三级台阶柱状结构；沿竖直方向每级台阶直径递减。
7.根据权利要求6所述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：所述钢芯(4)与推杆(5)的连接处设置有排气孔(10)。
8.根据权利要求7所述的一种用于高超声速风洞试验的低温烧蚀模型制作装置，其特征在于：在模具右段(1)和模具左段(2)组成的整体模具框架中填充低温烧蚀层(3)时，低温烧蚀层(3)的液面高于柱型凹槽与锥形凹槽的对接处。
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|---|---|---|---|---|
| CN115127770A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-30 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种模拟气动烧蚀引射作用的风洞试验装置 |
| CN116952526A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种风洞烧蚀试验模型 |
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| CN115127770B (zh) * | 2022-06-30 | 2024-06-11 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种模拟气动烧蚀引射作用的风洞试验装置 |
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| CN116952526B (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-05 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种风洞烧蚀试验模型 |
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