[發明專利]高速巡航導彈翼面600℃高溫熱振耦合試驗固有頻率測取裝置

無效

• 申請號: 201010277024.3
• 申請日: 2010-09-09
• 公開（公告）號: CN102042870A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 吳大方;潘兵;黃良;梁偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明涉及高速巡航導彈翼面600℃高溫熱振耦合試驗固有頻率測取裝置，特別是在進行巡航導彈超音速飛行氣動熱試驗環境模擬時，該試驗裝置能測取高至600℃高溫條件下導彈翼面結構劇烈振動時其固有頻率的變化規律，為巡航導彈翼面結構在高速、高溫熱振耦合環境下的安全設計提供可靠依據。

背景技術

巡航導彈是一種用途廣泛，制造成本相對低廉，作戰效能高的先進武器。它具有射程遠、攻擊突然性大、命中精度高、摧毀能力強等特點。因而世界上許多國家都對巡航導彈的研制與發展極為重視。早期的巡航導彈由于飛行速度低，滯空時間長，極容易遭受到地面常規武器的攔截。如美國早期在伊戰中使用的“戰斧”巡航導彈，飛行速度為0.7馬赫(音速的0.7倍)，地面高炮或高射機槍即可能將其摧毀。為了實現遠程、高速、高精確性打擊，巡航導彈的設計速度在大幅度提高。當巡航導彈的速度提高到4-5馬赫時，導彈翼面溫度會達到400-600℃，并且巡航導彈高速飛行時還常常伴隨有激烈的振動。氣動加熱產生的高溫會改變材料的彈性模量、強度極限等力學性能參數，同時在發射初期和做快速機動飛行時，彈頭，翼舵等部件表面會產生高速率的溫度變化，使結構內部形成比較大的溫度梯度，并產生附加熱應力，這會引起結構剛度發生變化，從而改變導彈結構的固有振動特性，進而對高速飛行器的顫振特性、控制特性產生影響。因此，對高速巡航導彈的彈翼等結構進行熱-振聯合試驗，模擬飛行過程中的高溫熱環境與振動環境，在力熱耦合條件下對彈翼結構的振動特性進行試驗測試，獲得部件固有頻率等參數隨溫度的不同發生變化的規律，對高速巡航導彈的可靠性設計和安全飛行具有重要的意義。

測量導彈翼面結構固有頻率時，需要在導彈翼面多個截面處安裝加速度傳感器，通過測取到的動態振動信號得到導彈翼各階固有頻率的變化規律。在高溫下測量導彈翼面結構的固有頻率時，最直接的方法是，使用專用的耐高溫加速度傳感器安裝在翼面結構上的測量點處。這種安裝方式的優點是安裝方便，可直接取得測量點處的振動信號。但專用的耐高溫加速度傳感器的價格非常昂貴，而且加速度傳感器在高溫熱環境下還需要進行溫度特性參數的非線性修正，其測量精度受溫度環境因素的影響非常大。對于象導彈翼面這樣的高速變化的動態熱環境，在高速升溫過程中，每一時刻的溫度都不相同，且溫度變化梯度很大，傳感器參數的動態修正比較復雜且困難。象高溫合金鋼，鈦合金等制作導彈翼面的金屬材料，其溫度高于600℃時即可觀察到明顯的紅化現象。制作加速度傳感器的金屬材料在600℃時也會出現發紅軟化現象，其熱膨脹量、泊松比和彈性模量等材料參數隨高溫環境的改變發生很大變化，現在耐高溫加速度傳感器不能在很高的動態高溫熱環境中正常使用。

為了增加攻擊的突然性以及反攔截的需要，現巡航導彈的設計速度大幅度提高，超音速巡航導彈翼面溫度會達到600℃，而在600℃高溫與振動復合環境下對翼面結構固有頻率的的直接測量非常困難，導彈設計部門極為希望導彈高溫氣動熱振耦合試驗中能夠在600℃高溫環境下對翼面的固有頻率等振動特性進行實測，為高速飛行的超音速巡航導彈的研制與安全設計提供必要的試驗依據。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種高速巡航導彈翼面600℃高溫熱振耦合試驗固有頻率測取裝置，該裝置能夠在巡航導彈超音速飛行的氣動熱模擬試驗環境時，當導彈翼面產生劇烈振動時，測取到高至600℃的高溫熱振耦合條件下翼面固有頻率的動態變化規律，為巡航導彈翼面結構在高速、高溫熱振動環境下的安全設計提供可靠依據。