[實(shí)用新型]高速飛行器高溫氣動(dòng)熱模擬試驗(yàn)熱電偶測(cè)溫保護(hù)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720103617.1
• 申請(qǐng)日: 2007-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN201025458Y
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳大方;楊嘉陵;高鎮(zhèn)同;晏震乾;趙壽根;宋凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K7/02
• 分類號(hào): G01K7/02;G01K1/08;G01K1/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李新華;成金玉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高速飛行器高溫氣動(dòng)熱模擬試驗(yàn)熱電偶測(cè)溫保護(hù)裝置，防止測(cè)溫?zé)犭娕冀z因高速飛行器金屬外殼表面產(chǎn)生劇烈的高溫?zé)嶙冃危鸬臒犭娕冀z與金屬殼體脫焊現(xiàn)象，保證昂貴的導(dǎo)彈等高速飛行器高溫?zé)釓?qiáng)度試驗(yàn)溫度測(cè)、控結(jié)果可靠。

背景技術(shù)

導(dǎo)彈等高速飛行器高速飛行時(shí)，其彈體表面溫度的動(dòng)態(tài)變化量是研究彈體材料是否能抵抗高速飛行時(shí)的高溫?zé)釠_擊的關(guān)鍵參數(shù)，測(cè)量與記錄在高速熱流場(chǎng)中，導(dǎo)彈表面溫度的實(shí)時(shí)變化，對(duì)于彈體的熱防護(hù)與安全設(shè)計(jì)有著非常重要的意義。導(dǎo)彈等高速飛行器在高速飛行時(shí)，外壁表面與空氣劇烈摩擦，當(dāng)飛行速度超過(guò)3個(gè)馬赫數(shù)時(shí)，其彈頭表面會(huì)產(chǎn)生500度以上的氣動(dòng)熱場(chǎng)。當(dāng)飛行速度超過(guò)6個(gè)馬赫數(shù)時(shí)，其彈翼表面溫度會(huì)達(dá)到上千度。在進(jìn)行地面模擬時(shí)必須準(zhǔn)確測(cè)量與控制彈頭、翼面、彈體、舵機(jī)等部件外表面溫度的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。

測(cè)量導(dǎo)彈等高速飛行器耐高溫金屬結(jié)構(gòu)的表面溫度時(shí)，一般用點(diǎn)焊機(jī)把測(cè)溫?zé)犭娕冀z直接點(diǎn)焊在耐高溫的金屬外殼表面。既將兩根熱電偶絲的最前端通過(guò)瞬間高壓放電點(diǎn)焊方法焊接在高速飛行器的金屬壁面上，每根熱電偶絲的前端僅有一個(gè)焊點(diǎn)，兩根熱電偶絲最前端的兩個(gè)點(diǎn)焊點(diǎn)之間的距離小于1mm。由于導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)的初速度很大，彈頭表面溫度場(chǎng)變化極快，溫度上升速率可達(dá)每秒幾十度，甚至上百度。為了能準(zhǔn)確測(cè)量彈頭表面溫度場(chǎng)的快速變化，避免由粗直徑熱電偶絲帶來(lái)的測(cè)溫滯后現(xiàn)象，高速測(cè)溫采用的熱電偶絲直徑很細(xì)，一般小于0.5mm。由于導(dǎo)彈高速熱沖擊試驗(yàn)的高溫?zé)岘h(huán)境(外殼表面溫度可達(dá)600-1000℃)，使得鈦合金、高溫鋼等高速飛行器金屬外殼表面產(chǎn)生劇烈的熱膨脹變形，在試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)單點(diǎn)焊接的熱電偶絲與金屬殼體脫焊，造成熱環(huán)境失控與試驗(yàn)失敗。由于高溫試驗(yàn)會(huì)引起嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)熱變形，對(duì)于同一彈體往往不能重復(fù)進(jìn)行高溫?zé)嵩囼?yàn)，每次試驗(yàn)得到的測(cè)試數(shù)據(jù)都極為寶貴。并且，導(dǎo)彈等高速飛行器試驗(yàn)部件的價(jià)格非常昂貴，為了避免高速飛行器熱強(qiáng)度試驗(yàn)中，因測(cè)溫?zé)犭娕冀z開焊造成的試驗(yàn)失敗與巨大經(jīng)濟(jì)損失。必須開發(fā)新的高速飛行器高溫氣動(dòng)熱模擬試驗(yàn)金屬材料表面高溫測(cè)量保護(hù)裝置，以保證試驗(yàn)的可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的，提供一種在高速飛行器高溫氣動(dòng)熱模擬試驗(yàn)測(cè)溫過(guò)程中，能保證熱電偶測(cè)溫可靠性的裝置，避免昂貴的高速飛行器金屬薄壁試件因測(cè)溫?zé)犭娕冀z開焊造成試驗(yàn)失控與失敗。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為導(dǎo)彈等高速飛行器熱強(qiáng)度校核試驗(yàn)的安全性提供可靠保證。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：高速飛行器高溫氣動(dòng)熱模擬試驗(yàn)熱電偶測(cè)溫保護(hù)裝置，其特征在于包括：一對(duì)測(cè)溫用熱電偶絲、金屬薄片、焊點(diǎn)、高速飛行器耐高溫薄壁金屬殼、導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)，將兩根即一對(duì)熱電偶絲距離最前端的部位通過(guò)電容放電點(diǎn)焊方法焊接在高速飛行器耐高溫薄壁金屬殼上形成焊點(diǎn)，金屬薄片緊壓在熱電偶絲前端焊點(diǎn)前部預(yù)留下的熱電偶絲上面，其方向垂直于熱電偶絲，采用電容放電法將金屬薄片多點(diǎn)焊接在高速飛行器金屬薄壁表面上，熱電偶絲前端感知到高速飛行器耐高溫薄壁金屬殼表面的溫度變化，并將溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)導(dǎo)線送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)與的計(jì)算，測(cè)得高速飛行器耐高溫薄壁金屬殼表面溫度的高速動(dòng)態(tài)變化。

所述的一對(duì)測(cè)溫?zé)犭娕冀z上套有陶瓷絕緣套管。

所述的緊壓在熱電偶絲前端焊點(diǎn)前部的金屬薄片為耐高溫800-1000℃金屬薄片，可以用鈦合金等；所述的金屬薄片的厚0.05-0.15mm，寬2-3mm，長(zhǎng)15-25mm；所述的金屬薄片上的焊點(diǎn)數(shù)大于12個(gè)。

所述的將一對(duì)熱電偶絲距離最前端6-7mm處的部位通過(guò)電容放電點(diǎn)焊方法焊接在金屬壁面上形成焊點(diǎn)；所述的緊壓在熱電偶絲前端焊點(diǎn)前部預(yù)留下的一段距離長(zhǎng)為6-7mm。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

(1)由于對(duì)熱電偶絲前端施行了橫向金屬薄片和多點(diǎn)焊接加固，在高速飛行器高溫氣動(dòng)熱模擬試驗(yàn)測(cè)溫過(guò)程中，保證了高溫試驗(yàn)過(guò)程中熱電偶絲測(cè)溫的可靠性，既使在眾多焊點(diǎn)中有個(gè)別焊點(diǎn)在試驗(yàn)中開焊，也不會(huì)影響測(cè)溫、控溫試驗(yàn)的可靠性，避免了昂貴的高速飛行器金屬薄壁試件因測(cè)溫?zé)犭娕冀z的單點(diǎn)開焊造成的試驗(yàn)失控與失敗。

(2)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為導(dǎo)彈等高速飛行器熱強(qiáng)度校核試驗(yàn)的安全性提供了可靠保證。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型測(cè)溫?zé)犭娕记岸思庸谭绞降木植糠糯蠼Y(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，本實(shí)用新型由一對(duì)測(cè)溫用熱電偶絲1、陶瓷絕緣管2、鈦合金金屬薄片3、焊點(diǎn)4、高速飛行器耐高溫薄壁金屬殼5、導(dǎo)線6與計(jì)算機(jī)7組成，將兩根熱電偶絲1距離最前端約6mm處的部位通過(guò)高壓放電點(diǎn)焊方法焊接在金屬壁面上形成焊點(diǎn)4，使用一片0.1mm厚，2mm寬，20mm長(zhǎng)的鈦合金金屬薄片3，緊壓在熱電偶絲1前端焊點(diǎn)4前部留下的一段6mm長(zhǎng)的熱電偶絲1上面，安裝方向垂直于熱電偶絲1。用電容放電法將鈦合金金屬薄片3焊接在高速飛行器金屬薄壁表面5，金屬薄片3上的焊點(diǎn)數(shù)大于12個(gè)。當(dāng)使用高溫紅外輻射加熱方式模擬高速飛行器的高熱流密度氣動(dòng)熱環(huán)境時(shí)，熱電偶絲1前端迅速感知高速飛行器耐高溫薄壁金屬殼5表面的溫度變化，并將溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)導(dǎo)線6送入計(jì)算機(jī)7進(jìn)行存儲(chǔ)與的計(jì)算，測(cè)得高速飛行器耐高溫薄壁金屬殼5表面溫度的高速動(dòng)態(tài)變化。由于在熱電偶前端采用了多焊點(diǎn)加固措施，使用新方法加固的熱電偶測(cè)溫點(diǎn)在導(dǎo)彈等高速飛行器高熱流密度沖擊試驗(yàn)的高溫?zé)岘h(huán)境下，即使飛行器金屬外殼表面溫度達(dá)到800-1000℃，還從未發(fā)生過(guò)測(cè)、控溫失效的情況，有效地保證了昂貴的導(dǎo)彈等高速飛行器熱強(qiáng)度試驗(yàn)的可靠性。