专利名称：发动机高热流辐射环境装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及航天发动机试验，具体地说涉及航天发动机的高温热流环境模拟试验装置。
背景技术：
目前，在航天发动机高温环境模拟试验技术领域中，加热热能可以采用对流、传导、辐射、感应等多种加热方式传给发动机。传统的对流、传导、感应等加热方式由于其加热元件安全性、尺寸大小、电磁感应干扰等因素容易对发动机试验产生影响，在此技术领域中很少采用。大多采用辐射加热法，辐射加热法由于有钨、石墨等高温元件可以使用，能够真实的实现气动加热的能量交换过程，而且加热面积、温度范围的适应能力较强，加之加热器不与发动机接触，能保证发动机正常工作的特点，应用比较广泛。在发动机高温环境模拟试验中，为模拟发动机真实飞行过程中的气动加热状态，需要加载的热流密度高达350kW/m2，而且需要在试验过程中对加热热流密度进行实时调节。目前普遍采用的辐射加热元件如镍铬丝、硅碳棒等在正常工作温度下无法达到如此高的热流密度，因此通常采用定功率加热，通过温度进行调节，但是这样的调节方式平衡时间太长，响应时间短，变化慢，容易产生过加热或欠加热状态，不能保证发动机所需的稳定热流密度场。此外，由于辐射热流密度相对比较高，发动机尺寸�。⒍ぷ鞴讨腥忌帐也母呶氯计不岵嗟贝蟮姆淙攘�。热流密度过高，很容易使加热区域内的气体温度急剧升高，并向四周进行热量传递。对于防止热量传递影响发动机其它区域温度，通常采用的方式是进行绝热隔离与水冷防护。前者适用于高、低温下的热量隔绝，对绝热材料有一定的要求；后者由于水冷防护装置体积较大，对温度场的温度均匀性也有所影响，对于具有高温隔热、多区域温度场的小型发动机试验并不适用。防止热量传递的方式具有局限性。
发明内容为了解决现有的环境模拟试验中加热调节方式平衡时间太长，响应时间短，变化慢，容易产生过加热或欠加热状态，不能保证发动机所需的稳定热流密度场的技术问题，本实用新型提供一种发动机高热流辐射环境装置。为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案发动机高热流辐射环境装置，其特殊之处在于它包括远程控制装置、电源、红外辐射加热装置以及固定装置，所述固定装置包括第一固定板和第二固定板，所述第一固定板固定在发动机上，所述红外辐射加热装置包括以发动机加热型面为原型布局的红外辐射阵以及冷却装置，所述红外辐射阵一端固定在第一固定板上，另一端固定在第二固定板上，所述冷却装置通过第二固定板设置在发动机喷管出口处且位于红外辐射阵的中心，所述电源向红外辐射阵供电，所述远程控制装置调节电源的电压。还包括隔热板，所述隔热板设置在第一固定板上，用于隔绝红外辐射加热装置与发动机其他区域。[0008]上述红外辐射阵为多个加热灯管组成。上述加热灯管为红外辐射石英灯。上述远程控制装置采用可控硅调压技术。上述隔热板为硅酸铝隔热板。上述冷却装置为夹套水冷装置。本实用新型所具有的优点1、本实用新型采用红外辐射石英灯作为辐射加热元件，能够有效实现加热的能量交换，具有加热面积可调、温度适应范围广等优点，能够有效模拟高热流密度加热状态下的发动机工作。2、本实用新型的远程控制装置采用可控硅调压技术对红外辐射阵的加热功率进行调节，缩短了加热状态的响应时间，提高了辐射热流密度的控制精度。3、本实用新型还增加了硅酸铝隔热板，用于隔绝红外辐射加热装置与发动机其他区域。采用隔热板绝热红外辐射加热装置及空气流动加热，保证两种不同的温度场互不影响，降低了试验系统的复杂性。4、本实用新型还设置了夹层水冷装置，避免了发动机喷口产生的燃气对红外辐射加热装置的破坏，保证了红外辐射加热装置使用的安全性。
图1为本实用新型发动机高热流辐射环境装置的结构示意图；图2为发动机高热流辐射环境模拟试验系统的示意图；其中附图标记为1-发动机，2-红外福射加热装置，3-红外福射阵，4_夹套水冷装置，5-第一固定板，6-第二固定板，7-出水口，8-进水口，9-隔热板。
具体实施方式
如图1所示，发动机高热流辐射环境装置，包括远程控制装置、电源、红外辐射加热装置2以及固定装置，固定装置包括第一固定5板和第二固定板6，第一固定板固定在发动机上，红外辐射加热装置包括以发动机加热型面为原型布局的红外辐射阵以及冷却装置，红外辐射阵位于发动机燃烧室及喷管区域的外侧，红外辐射阵一端固定在第一固定板上，另一端固定在第二固定板上，冷却装置固定第二固定板设置在发动机喷管出口处且位于红外辐射阵的中心，电源向红外辐射阵供电，远程控制装置调节电源的电压。为了隔绝红外辐射加热装置与发动机其他区域，尤其是隔绝红外辐射加热区域及空气流动加热区域，还可在第一固定板和发动机之间设置括隔热板。其中红外辐射阵为多个加热灯管组成。加热灯管一般选择红外辐射石英灯；远程控制装置采用可控硅调压装置；隔热板为硅酸铝隔热板；冷却装置为夹套水冷装置，冷却装置上设置有冷却水出水口以及进水口。如图2所示，红外辐射加热装置安装在发动机燃烧室及喷管部位的外侧，通过电源为红外辐射加热装置通电，利用远程控制装置对红外辐射加热装置输出功率进行控制及调节，保证红外辐射加热装置的加热热流密度在O 350kW/m2内可调。空气加热系统包括空气压缩机和空气加热装置，将加热的空气通过输送管路输送至发动机电磁阀区域附近，利用集气管及环管对发动机电磁阀区域进行加热，并保证该区域内温度保持在100°c左右。上述两种不同温度场之间设置硅酸铝隔热板进行隔离，利用空气加热气流的初始速度将红外辐射阵加热的热量“吹”出发动机的加热区域。发动机喷管出口高温燃气依靠其自身的超高流速通过夹套水冷装置后排入大气。
权利要求1.发动机高热流辐射环境装置，其特征在于它包括远程控制装置、电源、红外辐射加热装置以及固定装置，所述固定装置包括第一固定板和第二固定板，所述第一固定板固定在发动机上，所述红外辐射加热装置包括以发动机加热型面为原型布局的红外辐射阵以及冷却装置，所述红外辐射阵一端固定在第一固定板上，另一端固定在第二固定板上，所述冷却装置通过第二固定板设置在发动机喷管出口处且位于红外辐射阵的中心，所述电源向红外辐射阵供电，所述远程控制装置调节电源的电压。
2.根据权利要求1所述的发动机高热流辐射环境装置，其特征在于还包括隔热板，所述隔热板设置在第一固定板上，用于隔绝红外辐射加热装置与发动机其他区域。
3.根据权利要求1或2所述的发动机高热流辐射环境装置，其特征在于所述红外辐射阵为多个加热灯管组成。
4.根据权利要求3所述的发动机高热流辐射环境装置，其特征在于所述加热灯管为红外辐射石英灯。
5.根据权利要求4所述的发动机高热流辐射环境装置，其特征在于所述远程控制装置采用可控硅调压技术。
6.根据权利要求5所述的发动机高热流辐射环境装置，其特征在于所述隔热板为硅酸铝隔热板。
7.根据权利要求6所述的发动机高热流辐射环境装置，其特征在于所述冷却装置为夹套水冷装置。
专利摘要本实用新型涉及一种发动机高热流辐射环境装置，包括远程控制装置、电源、红外辐射加热装置以及固定装置，固定装置包括第一固定板和第二固定板，第一固定板固定在发动机上，红外辐射加热装置包括以发动机加热型面为原型布局的红外辐射阵以及冷却装置，红外辐射阵一端固定在第一固定板上，另一端固定在第二固定板上，冷却装置通过第二固定板设置在发动机喷管出口处且位于红外辐射阵的中心。本实用新型解决了现有的环境模拟试验中加热调节方式平衡时间太长，响应时间短，变化慢，容易产生过加热或欠加热状态，不能保证发动机所需的稳定热流密度场的技术问题，能够有效模拟高热流密度加热状态下的发动机工作。
文档编号G01M15/00GK202836968SQ20122042042
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者何小军, 李广会, 冷海峰, 李志勋, 陈斌 申请人:西安航天动力试验技术研究所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
