[发明专利]热真空试验用锥状旋转试件的外热流模拟系统

说明书

本发明公开了一种适用于热真空试验的锥状旋转试件外热流模拟系统，包括：外热流模拟红外灯阵结构、转台、底部平台车、控制系统，其中，转台工作面上固定锥状旋转试件，转台固定在底部平台车上，底部平台车设置导轨上，转台控制系统设定转速使所述试件按设定工况旋转；外热流模拟红外灯阵为锥形灯阵，安装在底部平台车上并围绕在锥状试件的侧面，控制系统设定所述灯阵的辐射功率，模拟试件在轨时所受的太阳辐射。本发明可适用于锥形旋转试件的真空热试验。

技术领域

本发明属于航天器地面试验技术领域，具体涉及到一种在地面进行长径比较大的锥状试件热真空试验时的模拟系统，以模拟其在轨运行时旋转状态及外热流。

背景技术

航天器在轨运行过程中，某些锥状试件需要进行旋转，为验证其在轨运行性能，因此需要在地面进行真空、低温、外热流综合环境的考核，即热真空试验。

目前，我国热真空试验的外热流模拟装置主要为红外加热笼与红外灯阵两种，针对这种对背景热流小的锥形试件常选用红外灯阵作为外热流模拟装置，为保障外热流的均匀性，红外灯阵需设计成与锥形试件形状一致，由于锥形试件在轨状态下太阳辐照方向是固定的，因此，红外灯阵需要设计成半锥状，设置在锥形试件的侧面。

此外，锥形试件尺寸较大，大端面直径2m，锥高5m，其在轨运行时需要高速旋转，其所需的启动力矩较大。故需要设计一台真空低温高输出转矩卧式转台模拟其旋转状态。

国内外公开的应用于上述锥状曲面试件的红外灯阵很少，现有的红外灯阵都是做成矩形用于对平面进行加热，且通过红外灯阵模拟其外热流的同时模拟其旋转工况的模拟系统也很少。因此，设计和发明一种热真空试验用锥状旋转试件的外热流模拟系统，对锥状旋转试件的真空热试验进行具有积极的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适应于热真空试验的锥状旋转试件外热流模拟系统（即红外灯阵系统），特别是大长径比锥状旋转试件的红外灯阵系统，其中旋转工况需要满足较高转速且能提供较大的输出转矩。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

适用于热真空试验的锥状旋转试件外热流模拟系统，包括：外热流模拟红外灯阵结构、转台、底部平台车、控制系统，其中，转台包括安装在真空环境模拟设备内部的转台、转台控温装置、以及设置在真空环境模拟设备外部的转台控制系统、及相应的电缆，转台工作面上固定锥状旋转试件，转台固定在真空环境模拟设备内的底部平台车上，底部平台车设置在真空环境模拟设备内部的导轨上，转台控制系统设定转速使所述试件按设定工况旋转；外热流模拟红外灯阵为锥形灯阵，安装在底部平台车上并围绕在锥状试件的侧面，通过支腿固定在底部平台车上，控制系统设定所述灯阵的辐射功率模拟试件在轨时所受的太阳辐射。

其中，真空环境模拟设备具有卧式结构且具有3.6米以上的直径。

其中，转台的转速可在0~977转/分钟调节，功率11KW,输出转矩107N·m。

其中，转台内安装有三相异步电机、同步带，转台主轴。电机通过螺栓固定在转台第二层底板上，与转台主轴通过同步带传动。转台主轴通过轴承安装台转台第三层。

其中，转台外部包覆多层镀铝膜，转台壳体粘贴薄膜加热片，并通过控制系统对其控温，转台底部与平台车固定的地方通过隔热垫隔热，隔热垫材料为玻璃钢。

其中，控制系统在真空环境模拟设备外连接PLC西门子S7-200，通过调节PLCS7-200的模拟量输出调节变频器输出功率，实现控制电机转速。

其中，设计可沿导轨移动的导轨轮，导轨轮前后设计挡块。

其中，底部平台车上安装500kg配重，以免转台过重造成倾覆。