專利名稱：空間大熱流內(nèi)仿形模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于空間環(huán)境的大熱流內(nèi)仿形模擬器，是用來模擬航天發(fā)動機在空間環(huán)境下點火時航天發(fā)動機內(nèi)部產(chǎn)生的大熱流輻射效應(yīng)。
背景技術(shù)：
人造衛(wèi)星及其他航天器在進入空間軌道飛行階段后，長期處于超高真空和超低溫的空間環(huán)境中，同時接受空間外熱流環(huán)境與衛(wèi)星內(nèi)部熱流的影響。航天發(fā)動機作為人造衛(wèi)星及其他航天器的動力部件，在空間環(huán)境中點火產(chǎn)生的內(nèi)部大熱流是衛(wèi)星內(nèi)部的主要熱流源，其對衛(wèi)星及其航天器部件的影響，必須通過地面模擬熱流試驗進行考核，為衛(wèi)星及其航天器部件制定熱防護措施提供依據(jù)，從而保證衛(wèi)星及其航天器在空間環(huán)境長期可靠的工作，完成各項預(yù)定的任務(wù)。采用由石英燈組成的紅外加熱陣的紅外模擬方法和采用金屬電阻片組成的紅外加熱籠的紅外模擬方法最早并成熟應(yīng)用于模擬空間外熱流環(huán)境，存在不足之處即模擬輸出功率及熱流強度很小，且不能模擬動態(tài)熱環(huán)境和提供異型空間內(nèi)的熱流輻射模擬效應(yīng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供了一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，該內(nèi)仿形模擬器采用石墨作為發(fā)熱體的，應(yīng)用于空間環(huán)境中的大熱流內(nèi)仿形模擬器。本實用新型實現(xiàn)所述目的所采用的技術(shù)方案如下一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，包括仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體，隔熱平臺，三組石墨電極，下、中、上層石墨托盤，下、中、上層石墨發(fā)熱體；三組石墨電極呈正六邊形分布于模擬器的中心部位；隔熱平臺上面安裝有陶瓷支柱，仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體底端安裝在陶瓷支柱上端；下、中、上層石墨托盤自下而上固定安裝于石墨電極且位于石墨隔熱層的上方，下、中、 上層石墨發(fā)熱體分別固定安裝于下、中、上層石墨托盤，下、中、上層石墨托盤與下、中、上層石墨發(fā)熱體及三組石墨電極位于仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體內(nèi)部。隔熱平臺包括石墨隔熱層、金屬底板與瓷環(huán)，金屬底板通過瓷環(huán)固定安裝于石墨電極，金屬底板上面安裝石墨隔熱層，金屬底板上面固定安裝有陶瓷支柱。石墨電極的底端位于隔熱平臺的下方，石墨電極的底端與外控制調(diào)壓電路連接。 下、中、上層石墨發(fā)熱體分別通過陶瓷絕緣柱固定安裝于下、中、上層石墨托盤。下、中、上層石墨發(fā)熱體的輻射面積相同，下、中、上層石墨發(fā)熱體的輻射面積之和是Im2，下、中、上層石墨發(fā)熱體外側(cè)面與仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體內(nèi)表面平行。每個石墨發(fā)熱體的單元發(fā)熱功率為185kW，采用單相連接，設(shè)計輸入電壓0 IlOV無級調(diào)節(jié)；由于三個單元發(fā)熱體分別采用三個石墨托盤安裝固定，采用陶瓷絕緣柱保證單元發(fā)熱體與石墨托盤的可靠絕緣，可有效防止真空低溫下啟動加熱時，單元發(fā)熱體、石墨托盤及陶瓷絕緣柱受強冷熱沖擊碎裂。本實用新型采用石墨作為發(fā)熱體，仿航天發(fā)動機內(nèi)型面錐體結(jié)構(gòu)設(shè)計，輻射面積lm2，輻射功率最大為555kW，模擬熱流密度100 500kW/m2，可較寬范圍模擬航天發(fā)動機在空間環(huán)境中點火產(chǎn)生的熱輻射效應(yīng)，并可在有效模擬范圍內(nèi)實現(xiàn)輻射熱流的無級調(diào)節(jié)。實現(xiàn)了對空間環(huán)境下、局限空間內(nèi)大熱流模擬輻射效應(yīng)的模擬。

圖1為本實用新型的縱剖面構(gòu)造示意圖，圖2為圖1的A— A剖視圖，圖3為中層石墨發(fā)熱體的外形圖，圖4為圖3的平面展開圖。圖中1 一上層石墨發(fā)熱體，2—陶瓷絕緣柱，3—上層石墨托盤，4一中層石墨發(fā)熱體，5—中層石墨托盤，6—下層石墨發(fā)熱體，7—下層石墨托盤，8—仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體， 9 一石墨螺母，10—陶瓷絕緣環(huán)，11一陶瓷支柱，12—石墨隔熱層，13—石墨電極，14一瓷環(huán)， 15—金屬底板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1所示一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，包括仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體8，隔熱平臺，三組石墨電極13，下層石墨托盤7、中層石墨托盤5和上層石墨托盤3，下層石墨發(fā)熱體 6、中層石墨發(fā)熱體4和上層石墨發(fā)熱體1 ；參見圖2 三組石墨電極13呈正六邊形分布于模擬器的中心部位；三組石墨電極13包括A +、A —石墨電極，B +、B 一石墨電極與C +、 C 一石墨電極；其中A +、A —石墨電極對應(yīng)連接下層石墨發(fā)熱體6，B + B 一石墨電極對應(yīng)連接中層石墨發(fā)熱體4，C +、C 一石墨電極對應(yīng)連接上層石墨發(fā)熱體1，石墨電極13同時作為支撐構(gòu)件起到對石墨發(fā)熱體及石墨托盤的支撐作用。隔熱平臺包括石墨隔熱層12、金屬底板15與瓷環(huán)14，金屬底板15通過瓷環(huán)14固定安裝于石墨電極13，金屬底板15上面安裝石墨隔熱層12，金屬底板15上面固定安裝有陶瓷支柱11 ；仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體8底端安裝在陶瓷支柱11上端；下層石墨托盤7、中層石墨托盤5、上層石墨托盤3自下而上通過石墨螺母9和陶瓷絕緣環(huán)10固定安裝于三組石墨電極13且位于石墨隔熱層12的上方，下層石墨發(fā)熱體6、中層石墨發(fā)熱體4、上層石墨發(fā)熱體1通過陶瓷絕緣柱2分別固定安裝于下層石墨托盤7、中層石墨托盤5、上層石墨托盤3，下、中、上層石墨托盤與下、中、上層石墨發(fā)熱體及三組石墨電極位于仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體8內(nèi)部。石墨電極13的底端通過隔熱平臺底部引出位于隔熱平臺的下方，石墨電極13的底端與外控制調(diào)壓電路連接。本實用新型整個模擬器組件整體安裝在具有隔熱作用的由石墨隔熱層12、金屬底板15與瓷環(huán)14組成的隔熱平臺上。石墨隔熱層12控制熱流向平臺底部的輻射，整體由金屬底板15作為結(jié)構(gòu)件支撐，瓷環(huán)14作為結(jié)構(gòu)件同時起到石墨電極13與石墨隔熱層12、金屬底板15的絕緣。為了提高模擬器對仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體8的熱流分布均勻度，將模擬器輻射面積 Im2按上、中、下按三個等面積平均分配，設(shè)計為三層不同規(guī)格的單元石墨發(fā)熱體，各層單元石墨發(fā)熱體設(shè)計取相同的表面負荷，控制輻射熱流的方向和均勻度。下、中、上層石墨發(fā)熱體的輻射面積相同，下、中、上層石墨發(fā)熱體的輻射面積之和是lm2，下、中、上層石墨發(fā)熱體外側(cè)面與仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體內(nèi)表面平行。每個石墨發(fā)熱體的單元發(fā)熱功率為185kW，采用單相連接，設(shè)計輸入電壓O IlOV無級調(diào)節(jié)。圖3所示是本實施例中層單元發(fā)熱體4的外形圖。下層單元發(fā)熱體6與上層發(fā)熱體1的外形與中層單元發(fā)熱體的外形結(jié)構(gòu)近似，具體尺寸不同。
圖4所示是本實施例中層單元發(fā)熱體4的平面展開圖。下層單元發(fā)熱體6與上層發(fā)熱體1的外形與中層單元發(fā)熱體4的平面展開結(jié)構(gòu)近似，具體尺寸不同。
權(quán)利要求1.一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，其特征在于它包括仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體，隔熱平臺，三組石墨電極，下、中、上層石墨托盤，下、中、上層石墨發(fā)熱體；三組石墨電極呈正六邊形分布于模擬器的中心部位；隔熱平臺上面安裝有陶瓷支柱，仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體底端安裝在陶瓷支柱上端；下、中、上層石墨托盤自下而上固定安裝于石墨電極且位于石墨隔熱層的上方，下、中、上層石墨發(fā)熱體分別固定安裝于下、中、上層石墨托盤，下、中、上層石墨托盤與下、中、上層石墨發(fā)熱體及三組石墨電極位于仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，其特征在于隔熱平臺包括石墨隔熱層、金屬底板與瓷環(huán)，金屬底板通過瓷環(huán)固定安裝于石墨電極，金屬底板上面安裝石墨隔熱層，金屬底板上面固定安裝有陶瓷支柱。
3.如權(quán)利要求1所述的一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，其特征在于下、中、上層石墨托盤通過石墨螺母和陶瓷絕緣環(huán)固定安裝于石墨電極。
4.如權(quán)利要求1所述的一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，其特征在于下、中、上層石墨發(fā)熱體分別通過陶瓷絕緣柱固定安裝于下、中、上層石墨托盤。
5.如權(quán)利要求1所述的一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，其特征在于石墨電極的底端通過隔熱平臺底部引出位于隔熱平臺的下方，石墨電極的底端與外控制調(diào)壓電路連接。
6.如權(quán)利要求1至5任意一項所述的一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，其特征在于下、 中、上層石墨發(fā)熱體的輻射面積相同，下、中、上層石墨發(fā)熱體的輻射面積之和是lm2，下、 中、上層石墨發(fā)熱體外側(cè)面與仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體內(nèi)表面平行。
7.如權(quán)利要求6所述的一種空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，其特征在于三組石墨電極包括A +、A —石墨電極，B +、B —石墨電極與C +、C 一石墨電極；A +、A —石墨電極對應(yīng)連接下層石墨發(fā)熱體，B +、B —石墨電極對應(yīng)連接中層石墨發(fā)熱體，C +、C 一石墨電極對應(yīng)連接上層石墨發(fā)熱體。
專利摘要空間大熱流內(nèi)仿形模擬器，用來模擬航天發(fā)動機在空間環(huán)境下點火時航天發(fā)動機內(nèi)部產(chǎn)生的大熱流輻射效應(yīng)。它包括仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體，隔熱平臺，三組石墨電極，下、中、上層石墨托盤，下、中、上層石墨發(fā)熱體；三組石墨電極呈正六邊形分布于模擬器的中心部位；隔熱平臺上面安裝有陶瓷支柱，仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體底端安裝在陶瓷支柱上端；下、中、上層石墨托盤自下而上固定安裝于石墨電極且位于石墨隔熱層的上方，下、中、上層石墨發(fā)熱體分別固定安裝于下、中、上層石墨托盤，下、中、上層石墨托盤與下、中、上層石墨發(fā)熱體及三組石墨電極位于仿發(fā)動機內(nèi)型面錐體內(nèi)部。采用石墨作為發(fā)熱體，仿航天發(fā)動機內(nèi)型面錐體結(jié)構(gòu)，輻射面積1m2，輻射功率最大為555kW。
文檔編號G09B9/00GK202134124SQ201120232178
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者吳愛榮, 李殿東, 杭滿福 申請人:蘭州真空設(shè)備有限責(zé)任公司