[发明专利]碳纤维真空热试验工装加热笼

说明书

本发明公开了一种碳纤维真空热试验工装加热笼，包括相对平行竖立设置的两连接杆，上下端分别穿设有与其垂直的铝型材，外侧也分别竖立设置铝型材，铝型材通过直角接头固定形成铝制骨架，两连接杆上设置有若干异形件，异形件与连接杆表面形成弯折空间，起始端连接在接线端口上的碳纤维加热带通过绕制在异形件的弯折空间平行往返布置并终点连接在另一接线端口上，将试验电缆与接线端口连接，形成试验电流回路，其中，碳纤维加热带由3K的碳纤维丝编织而成。本发明结构简单，装配便利，与镍铬合金加热笼相比大幅减轻了重量，具有更佳的电热红外辐射效率，能适应各种类型的、各种尺寸的加热需求，有着很强的通用性。

技术领域

本发明涉及一种用于航天器真空热试验用的工装加热笼，此装置适用于航天器地面热真空试验。

背景技术

加热笼是航天器太空环境模拟试验中的关键工装，主要作用是模拟卫星在太空环境中的高温和低温变化，以实现对卫星整体特性的评价。

传统的红外加热笼采用镍铬合金金属带涂覆特种高半球发射率黑漆涂层作为加热体，由于线性膨胀，必须在骨架上挂接弹簧，来抵消热试验冷热交变下的带条长度变化，因此，这类加热笼存在着手工工作量大，效率偏低的问题。

航天器真空热试验需要产生红外辐射来模拟太空环境，目前有很多产生红外辐射的装置，如陶瓷红外加热器、石英加热管、卤素加热管等，包括现有加热笼涂覆黑漆的金属带，这些都可以考虑在真空热试验中使用。

碳纤维是一种高发射率的柔性碳材料，具有高比强度、高比模量、电热辐射效率高等突出的电热性能优势，现已广泛应用于民用取暖行业，如地暖、浴霸、电加热器等。在真空热试验应用领域，碳纤维材料的适用性是最佳的，这是因为：

1在高低温环境中的热膨胀系数几乎为零，这恰好能够适应真空环境中冷热交变的条件，无需挂接弹簧，简化了装配过程。

2可直接制成带条状，符合了加热笼带条可弯曲可裁剪易装配的需要，因此相比卤素加热管等无法自由布局的情况，具有极大的装配优势。

3电热转换效率高，远红外辐射效率高达90％。

4再由于碳纤维的近黑体特性，光谱发射率在0.9以上，试验时可免于喷涂黑漆，节省了大量成本。

综上所述，采用碳纤维材料作为加热笼的辐射加热体，无论从装配便利性、热辐射效率提高、降低成本以及复杂温度环境的适应性方面，都具有极大应用潜力。但是，如何采用碳纤维材料支撑合适的加热笼，特别是应用于航天器地面真空热试验中，对本领域来说是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于航天器真空热试验用的工装装置，加热效率高且稳定，结构简单，加工便捷，安装轻便，免去黑漆喷涂环节，原料的可获得性与经济性均佳，能完美替代目前所用的镍铬加热笼。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

碳纤维真空热试验工装加热笼，包括相对平行竖立设置的两连接杆，两连接杆的上下端分别穿设有与连接杆垂直的铝型材，竖立的两连接杆外侧也分别竖立设置铝型材，连接杆之间的铝型材与外侧的铝型材分别通过直角接头固定形成铝制骨架，以固定两连接杆，两连接杆上分别设置有若干异形件，一连接杆上部设置接线端口，另一连接杆下部同样设置接线端口，异形件与连接杆表面形成弯折空间，起始端连接在接线端口上的碳纤维加热带通过绕制在异形件的弯折空间平行往返布置并终点连接在另一接线端口上，配备电源，将试验电缆与接线端口连接，形成试验电流回路，其中，碳纤维加热带由3K的碳纤维丝编织而成，为多向带状编织，单丝纤维形成自锁式抱合结构。

其中，连接杆上的异形件呈挂钩状，将碳纤维加热带直接挂装到上下连接杆上，保证加热带的宽面与骨架平面同向，形成回路，回路的两端预留接线端口，整体加热带呈平行均匀分布在一个平面。