[发明专利]基于氧乙炔平台的发汗冷却测试系统及测试方法

说明书

本发明公开了一种基于氧乙炔平台的发汗冷却测试系统及测试方法，属于航空航天热防护技术领域，包括发汗冷却试件、氧乙炔火焰发生装置、冷却剂调节装置、热流传感器、红外测温装置和面板控制系统等。氧乙炔火焰发生装置用于在发汗冷却试件的外部产生高温火焰，冷却剂调节装置设置在发汗冷却试件的外部用于给发汗冷却试件提供一定流量的冷却剂，热流传感器用于对氧乙炔火焰进行精确标定，所红外测温装置用于测量发汗冷却试件的表面温度。本测试系统操作简单，容易搭建，方便于教学实验和科研，能够获得变化的高温火焰热流、冷却水流量和试件表面温度的关系，解决了现有技术中发汗冷却试件的表面温度过高的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于氧乙炔平台的发汗冷却测试系统及测试方法，属于航空航天热防护技术领域。

背景技术

在航空航天领域，超声速飞行器承受的严重的气动热载荷，可能导致飞行器表面形状改变，甚至降低飞行器的结构强度和刚度，影响飞行器的正常飞行。因此，设置热防护系统消除气动热载荷带来的不利影响十分重要，这也是发展近空间飞行器的关键技术之一。目前，烧蚀防热系统的发展已经比较成熟，但在保持飞行器气动外形稳定、提高打击精准度等方面，烧蚀防热系统还存在一定局限性，而发汗冷却方式可以弥补这一系统的不足。发汗冷却方式具有可重复使用的特点，在热防护系统中有着巨大的发展潜力。不过，现有技术中还未出现基于氧乙炔平台的对火焰进行准确标定的发汗冷却测试系统。另外，在发汗冷却测试系统中，如何将处于恒定热流环境下的发汗冷却试件的表面温度降低到可接受的范围内，是目前亟需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于氧乙炔平台的发汗冷却测试系统及测试方法，通过调节冷却剂的流量，控制发汗冷却试件表面的温度，将试件表面温度降低到合理范围。

本发明所述的基于氧乙炔平台的发汗冷却测试系统，包括：冷却剂调节装置、热流传感器、氧乙炔火焰发生装置、发汗冷却试件、红外测温装置和面板控制系统，所述氧乙炔火焰发生装置用于在发汗冷却试件的外部产生高温火焰；所述热流传感器设置在氧乙炔火焰发生装置的外部，用于标定氧乙炔火焰发生装置火焰热流大小，所述冷却剂调节装置设置在发汗冷却试件的外部，用于给发汗冷却试件提供一定流量的冷却剂；所述红外测温装置用于测量试验过程中发汗冷却试件的表面温度；所述面板控制系统通过导线与氧乙炔火焰发生装置、冷却剂调节装置、热流传感器和红外测温装置分别连接。

按要求加工好发汗冷却材料试件。在试样制备时，还需按实验要求，在试件背面安装冷却水管路，接通冷却剂调节装置、打开面板控制系统开关，显示屏显示正常；打开氧乙炔火焰发生装置开关，由于热流传感器输出电势与火焰热流成正比，因此通过采集热流传感器的输出电压来准确标定好火焰热流大小。等热流稳定后，将发汗冷却试件移进高温火焰中。记录热流、红外测温装置和冷却剂流量的输出值。通过冷却剂调节装置调节冷却剂的流量控制发汗冷却试件表面的温度，用于测试不用材料的发汗冷却试件表面温度随热流大小的变化关系，弥补了目前没有专门基于氧乙炔平台对火焰进行准确标定的发汗冷却测试平台。

进一步的，系统还包括冷却水循环装置，冷却水循环装置设置在发汗冷却试件和热流传感器的外部，用于降温处理。

进一步的，系统还包括自动对焦成像仪，自动对焦成像仪连接面板控制系统。

进一步的，发汗冷却试件的内表面设有温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器连接面板控制系统。

进一步的，氧乙炔火焰发生装置包括第一数字流量计、氧气瓶、第二数字流量计、乙炔气瓶和氧乙炔火焰发生器；氧气瓶和乙炔气瓶通过气体管道联接到氧乙炔火焰发生器；所述氧气瓶和所述氧乙炔火焰发生器之间设置有第一数字流量计，所述乙炔气瓶和所述氧乙炔火焰发生器之间设置有第二数字流量计。

进一步的，冷却剂调节装置包括冷却剂箱、数字计量泵和第一管道，冷却剂通过所述第一管道注入到发汗冷却试件内部，所述数字计量泵用于调控冷却剂注入流量。