[發明專利]一種高壓高焓電弧加熱器

在審

• 申請號: 201811279438.2
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109348563A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 劉祥;閆憲翔;楊國銘;陳海群;蘇有為
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: H05B7/18
• 分類號: H05B7/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

一種高壓高焓電弧加熱器，包括一個后電極(1)、多個壓縮段(2)、一個前電極(3)；所述多個壓縮段(2)串聯組成一個壓縮段組，所述后電極(1)和前電極(3)分別位于壓縮段組的兩端；其中每個壓縮段(2)由多個疊片(2?1)和兩個連接疊片(2?2)串聯組成，所述兩個連接疊片(2?2)位于每個壓縮段(2)的兩端；所述多個壓縮段(2)中，靠近后電極(1)的壓縮段(2)的疊片(2?1)的厚度，大于，靠近前電極(3)的壓縮段(2)的疊片(2?1)的厚度。本發明實現了電弧加熱器在高壓高焓條件運行。

技術領域

本發明涉及一種高壓高焓電弧加熱器，屬于航空航天氣動熱防護技術領域。

背景技術

電弧加熱器是國內外航天飛行器熱防護地面模擬試驗研究的核心設備，是解決導彈、返回式衛星、載人飛船返回艙等高超聲速飛行器熱防護地面考核的重要手段。隨著航天技術的發展，電弧加熱器也經歷了從磁旋式電弧加熱器到管式電弧加熱器再到疊片式和分段式電弧加熱器的發展歷程，每一種加熱器都有其自身的特點，其中管式電弧加熱器具有高壓低焓的特性，疊片式加熱器具有低壓高焓的特性，分段式加熱器具有中壓中焓的特性。當前，國內型號研制對電弧加熱器性能的需求不斷提高，急需電弧加熱器具備高壓高焓的實驗能力，而現有的電弧加熱器沒有能力提供高壓高焓的實驗條件。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種高壓高焓電弧加熱器，結合了管式電弧加熱器和疊片式電弧加熱器的優點，采用了管式加熱器的電極結構以及疊片式電弧加熱器的工作原理，并進行了新的結構設計、新的工藝設計，實現了電弧加熱器高壓高焓條件運行。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種高壓高焓電弧加熱器，包括一個后電極、多個壓縮段、一個前電極；

所述多個壓縮段串聯組成一個壓縮段組，所述后電極和前電極分別位于壓縮段組的兩端；其中每個壓縮段由多個疊片和兩個連接疊片串聯組成，所述兩個連接疊片位于每個壓縮段的兩端；所述多個壓縮段中，靠近后電極的壓縮段的疊片的厚度，大于，靠近前電極的壓縮段的疊片的厚度。

上述高壓高焓電弧加熱器，從后電極到前電極方向，所述壓縮段的疊片的厚度依次減小。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述壓縮段的每個疊片的厚度均小于等于10mm。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述后電極包括后電極內套、后電極外套和第一勵磁線圈；后電極外套套裝在后電極內套上，后電極外套和后電極內套焊接連接；第一勵磁線圈套裝在后電極外套上；所述后電極內套采用紫銅材料，所述后電極外套采用不銹鋼材料。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述前電極包括前電極內套、前電極外套和第二勵磁線圈；前電極外套套裝在前電極內套上，前電極外套和前電極內套焊接連接；第二勵磁線圈套裝在前電極外套上；所述前電極內套采用紫銅材料，所述前電極外套采用不銹鋼材料。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述壓縮段的疊片采用3D打印制成。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述壓縮段的每個疊片和每個連接疊片上均設有冷卻水道結構和旋氣結構，所述冷卻水道結構沿疊片或連接疊片的周向排布，所述旋氣結構的出氣口位于疊片或連接疊片的內腔壁面上。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述第一勵磁線圈的線圈匝數小于等于5匝。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述第二勵磁線圈的線圈匝數小于等于5匝。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述壓縮段的每個疊片和每個連接疊片表面均噴涂陶瓷膜。

上述高壓高焓電弧加熱器，所述多個壓縮段采用機械加壓壓緊連接。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果：

(1)采用了新的加工工藝，延長了電弧加熱器的使用壽命；