[發(fā)明專利]快速泄壓及熱聲振綜合應(yīng)力模擬試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010412844.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111443032B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃首清;劉守文;楊勇;胡芳;姚澤民;李芳勇;吳儒亮;郭佳誠;王鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N3/18;G01M7/02;B64G7/00;G09B25/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11435
• 代理人: 郭棟梁

本發(fā)明公開了一種快速泄壓及熱聲振綜合應(yīng)力模擬試驗裝置，包括快速泄壓模擬部分和熱聲振模擬部分；其中，快速泄壓模擬部分主要包括受控泄壓箱、快速泄壓管路、控壓管路；熱聲振模擬部分包括振動臺基體、振動臺臺面、箱體、加速度傳感器、紅外燈陣、大功率揚聲器、聚攏壁、堵頭；本發(fā)明可同時模擬壓強應(yīng)力、熱應(yīng)力、噪聲應(yīng)力、振動應(yīng)力；采用聚攏壁和堵頭設(shè)計，可以在試驗件附近形成局部高強聲場；采用兩套管路受控泄壓的方式，確保受控泄壓箱體內(nèi)壓強及時準確受控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境試驗和航空航天交叉技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明主要涉及可同時模擬壓強、熱、聲、振動四種應(yīng)力的綜合應(yīng)力試驗裝置。

背景技術(shù)

這里以本專利技術(shù)的典型應(yīng)用對象航天器多層隔熱組件為例介紹背景技術(shù)。多層隔熱組件具備質(zhì)量輕、輻射隔熱性能強的特點，可顯著減少航天器產(chǎn)品與周圍環(huán)境之間的輻射換熱，是航天器最常用的被動熱控產(chǎn)品之一

航天器發(fā)射時，在火箭主動段航天器外部整流罩內(nèi)壓強急速下降。多層隔熱組件內(nèi)部的氣體會迅速向外排放，被多層包覆的航天器艙內(nèi)的氣體也會通過艙板上的孔洞向外排放，并通過多層隔熱組件排放到艙外，航天器內(nèi)外形成巨大的壓力差壓差高達上萬帕。因此在主動段氣壓急速下降時多層隔熱組件會鼓脹，并像波浪一樣起伏，使得作用在多層隔熱組件固定鉚釘上的拉拔力達上百牛，易出現(xiàn)破損、翹起或脫落現(xiàn)象。

此外，航天器多層隔熱組件在發(fā)射過程中還將遭遇復雜的溫度、振動、噪聲和沖擊環(huán)境。其中，溫度環(huán)境主要源于高溫狀態(tài)整流罩內(nèi)壁的熱輻射；振動環(huán)境主要發(fā)生在火箭發(fā)動機啟動關(guān)機過程、跨音速過程、級間分離過程；噪聲環(huán)境主要源于火箭發(fā)動機噪聲和氣動噪聲；沖擊環(huán)境主要來源于星箭分離。

航天器多層隔熱組件在發(fā)射過程中快速泄壓及熱聲振耦合環(huán)境下存在受損風險。2008年歐空局發(fā)射的ATV(Automated Transfer Vehicle)貨運飛船外表面多層隔熱組件發(fā)生了鼓脹和脫離。2016年，我國某衛(wèi)星通過安裝在艙外的相機也發(fā)現(xiàn)星表多層隔熱組件被掀起。

目前，缺少可以直接模擬快速泄壓及熱聲振綜合應(yīng)力的試驗裝置，多層隔熱組件耐受快速泄壓及熱聲振綜合應(yīng)力的地面驗證并不充分。此外，航空發(fā)動機葉片和燃燒室薄壁結(jié)構(gòu)、高超音速飛行器發(fā)射和再入場景的薄壁結(jié)構(gòu)、火星探測器著陸和取樣返回等場景的薄壁結(jié)構(gòu)均面臨此類共性問題。綜上所述，設(shè)計可以同時模擬快速泄壓及熱聲振綜合應(yīng)力的試驗系統(tǒng)對于驗證和評估眾多航空航天產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性和可靠性非常重要。

快速泄壓及熱聲振綜合應(yīng)力試驗裝置設(shè)計的主要的技術(shù)難題就在于如何合理地同時施加壓強、熱、聲、振四種應(yīng)力，確保在試驗件附近形成局部高強應(yīng)力，且實現(xiàn)壓強的精確受控、規(guī)避各應(yīng)力對試驗設(shè)備和試驗人員的不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種快速泄壓、熱、聲、振綜合應(yīng)力模擬試驗裝置，可同時模擬壓強應(yīng)力、熱應(yīng)力、噪聲應(yīng)力、振動應(yīng)力。本發(fā)明的核心側(cè)重于對體現(xiàn)四種應(yīng)力交互的試驗裝置硬件、空間位置和連接關(guān)系的設(shè)計，而配套的控制軟硬件裝置、傳感器裝置等不是本發(fā)明的核心，可沿用常規(guī)技術(shù)，因此發(fā)明不再詳細闡述。

本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：