[发明专利]一种新型石英灯加热装置

说明书

一种新型石英灯加热装置，本发明属于航空航天飞行器环境模拟技术。针对石英灯管温度过高导致加热装置失效而直接冷却措施缠手扰流的问题，本发明提供一种提升石英灯输出功率并延长石英灯在高温环境下使用寿命的模块化石英灯加热装置：引入压缩空气对石英玻璃进行实时冷却，利用主动冷却带走石英灯管的热量，保证石英灯在一个安全范围的环境内工作；同时设计了冷水通道，通过主动冷却带走灯座和反射板吸收的热量。本发明提高了石英灯输出热流，延长了加热时间及灯管使用寿命，增强了加热器的可靠性及稳定性，增加热流场均匀性，创造良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种新型石英灯加热装置，属于航空航天飞行器环境模拟技术。

背景技术

石英灯具有尺寸小、功率大、热效率高、使用寿命长、热惯性小、可控性好等优点，适合于大面积的结构表面进行加热，是气动加热模拟试验较为理想的加热元件。随着飞行器马赫数的不断提高，其表面热流要求越来越高，已超过常规加热装置的最大输出热流(0.85MW/m²左右)。石英灯在此种严酷热环境中工作，易造成石英玻璃石化、软化，丧失加热能力。

为了更好地模拟高马赫数下飞行器的气动加热，继续发挥石英灯的优点，需对石英灯进行有效冷却，以提高其加热能力，但又不能影响试验件表面的传热，综合考虑采用模块化的设计技术以实现模拟更高马赫数飞行器表面热流的要求。

此外，常规加热装置是针对每个试验件的形状单独设计的随形加热器，几乎无法重复使用，会造成较大的浪费。使用新型石英灯加热装置则可避免此类问题。

目前常规石英灯加热装置可以通过提高输入电压来提高石英灯输出功率。但当石英灯长时间大功率输出时，如不对石英灯灯头及灯管进行有效冷却，造成石英灯灯管温度过高而出现石英玻璃“软化”、“石化”现象。石英玻璃出现软化，容易造成灯管鼓包法，甚至破损；而石英玻璃“石化”后，其透光率急剧下降，无法将红外辐射透射出去，产生灯管温度急剧上升的恶性循环，最终造成常规加热装置失效。

通过上述分析，常规加热装置失效破坏的主因是未能对石英灯进行冷却。但如果在常规加热装置内直接引入冷却措施，扰流对试验件表面干扰太大，甚至无法达到试验目的。为此可以在设计时将冷却措施集成于加热装置内部，制成模块化加热装置，通过对石英灯的灯头及灯管、灯座、反射板等采取有效的措施进行冷却，以达到提升石英灯加热功率并延长使用寿命的目的

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提升石英灯输出功率并延长石英灯在高温环境下使用寿命的新型石英灯加热装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：引入压缩空气对石英玻璃进行实时冷却，利用主动冷却带走石英灯管的热量，保证石英灯在一个安全范围的环境内工作。气流首先通过气路接头进入反射板内的空气流道，其中一部分空气直接进入反射板与石英玻璃板围成的空腔，冷却石英灯的灯管和石英玻璃板，另一部分空气通过灯座冷却石英灯的灯头，最后通过灯头上预留的流道经侧宽板上的条形孔排放至大气中；同时，为了保持灯座及反射板在安全温度范围内工作，设计了冷水通道，通过主动冷却带走灯座和反射板吸收的热量。

本发明提高了石英灯输出热流，延长了加热时间及灯管使用寿命，增强了加热器的可靠性及稳定性，增加热流场均匀性，创造良好的经济效益。

附图说明

图1为新型石英灯加热装置结构图；

图2为侧长板示意图；

图3为侧宽板示意图；

图4为灯座示意图；