[发明专利]导弹热试验用石英灯加热器高温辐射温度增强装置

说明书

技术领域

本发明涉及导弹热试验用石英灯加热器高温辐射温度增强装置。特别是在模拟导弹高超音速飞行试验的气动加热环境时，能够提高石英灯的高温辐射温度，从最高1200℃的提高至1450℃。为研制飞行速度更快的高超音速导弹及高速航空航天器提供有效的高温试验手段。

背景技术

出于突防、反导、高空高速侦察等方面的需要，导弹等飞行器的飞行速度越来越快，防空导弹与空-空导弹的飞行马赫马赫数已超过6个马赫数，弹翼前缘驻点温度将超过1200℃，导弹前端天线罩锥部前端和发动机进气道等部位甚至会出现达到1450℃的局部高温区。如此极端恶劣的高温热环境条件，使得高超声速飞行器材料和结构的热防护和热强度问题成为事关研制成败的关键问题。这是因为高速飞行时严重的气动加热所产生的高温，会显著降低高超声速飞行器材料的强度极限和飞行器结构的承载能力，使结构产生热变形，破坏部件的气动外形并影响飞行器结构的安全性能。为保证高速飞行器的安全，确认飞行器的材料和结构是否能经得起高速飞行时所产生的热冲击及高温热应力破坏，须对高超声速飞行器材料和结构进行静、动态的气动模拟试验与热强度试验。模拟飞行材料和结构在高速飞行时的真实受热状况，分析试验过程中飞行器各部分的热应力、热变形、结构膨胀量等高温力学性能参数的变化对飞行器结构强度的影响。通过热环境模拟试验的方法，来观察分析在热环境和力学环境复合作用下材料的力学性能及结构的受力状况，从而进一步研究分析结构在高温下的承载能力、使用寿命以及安全可靠性，该项工作对于导弹飞行器的热防护与安全设计具有非常重要的实际意义。

气动热模拟试验的方法一般有“非对流方式”，和“对流方式”两类。

由于代表“对流方式”的风洞试验，在高温高速条件下的试验成本极为昂贵，每次试验的费用最少需要几十万元人民币，多则需要数百万元以上。因此，试验成本相对较低的代表“非对流方式”石英加热器红外辐射气动热模拟试验技术包括美国、俄罗斯、德国、法国、以色列和中国等国家现都在使用。

石英加热器的外壁采用可透红外光线，高温软化温度为1600℃的石英玻璃。由于试验时加热器与被加热的导弹高温辐射试验件(导弹高温辐射试验件通常由高温陶瓷和耐高温的碳纤维复合材料制成)有一段距离，作为发热源的加热器的温度要高于被加热的试验件表面温度。因此，当距离加热器有50-100mm远的试验件表面温度达到1200℃时，作为热源的加热器表面温度将会接近石英玻璃的软化温度1600℃，引起石英加热器的真空封闭泄漏，进而造成钨制灯丝高温氧化烧毁。因此一般使用石英加热器红外辐射热源加热导弹高温辐射试验件时，其最高温度要低于1200℃。

目前由于高超音速巡航导弹的设计飞行速度已达到6-10马赫数甚至更高。导弹前端天线罩锥部前端和进气道等部位甚至会出现达到1450℃的高温区域。导弹设计部门极为希望导弹高温气动热试验中导弹试验件所接受的红外辐射的试验温度能够进一步地提高。为此设计一种导弹热试验用石英灯加热器高温辐射温度增强装置。使其能够在高速飞行器热强度试验时红外辐射温度超过当前的1200℃极限，能够辐射出更高的1450℃的高温。为飞行速度更快的高超音速导弹的研制提供必要的热试验手段。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种导弹热试验用石英灯加热器高温辐射温度增强装置，该装置能够使现有的石英加热器红外辐射热试验装置的辐射温度得到提高，为进行飞行速度更快的高超音速导弹气动热模拟试验提供辐射热环境更强的试验手段。

本发明的技术解决方案是：导弹热试验用石英灯加热器高温辐射温度增强装置，其特征在于包括：夹层水冷石英灯加热器、水冷式铜电极座、灯壁水流通道、钨发热丝、石英灯电极、贯通水冷通道、进水或出水口、金属连接管；所述夹层水冷石英灯加热器固定在水冷式铜电极座上，形成一个水平放置的密集排列平面石英灯加热阵列；钨发热丝处于夹层水冷石英灯加热器内部的中轴线上，与石英灯电极相连接；夹层水冷石英灯加热器的双层石英玻璃壁面之间形成水流通道；所述石英灯电极压接在水冷式铜电极座上，水冷式铜电极排的内部有贯通水冷通道，通过流动的冷却水降低石英灯电极的温度；进水或出水口的一端连通灯壁水流通道，进水或出水口的另一端与金属连接管连接。