一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)用輕便熱加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)用的裝置，尤其涉及一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)用輕便熱加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高速飛行器如導(dǎo)彈、宇宙飛船、航天飛機(jī)等在高速飛行階段，受到加速度、溫度等多種環(huán)境因素共同作用。一方面，加速度將會(huì)產(chǎn)生慣性力，使飛機(jī)、航天器和搭載產(chǎn)品出現(xiàn)超重現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同部位呈現(xiàn)不同的應(yīng)力水平。另一方面，不同溫度環(huán)境下，材料自身的熱膨脹性能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生新的應(yīng)力。這兩種應(yīng)力共同作用的結(jié)果會(huì)改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，局部的應(yīng)力水平也可能與單一環(huán)境下的情況存在顯著差異，甚至直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
[0003]溫度一加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)可以暴露單一試驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，常見(jiàn)的問(wèn)題包括微電子器件的封裝失效、引線(xiàn)結(jié)構(gòu)、管芯或印刷電路板的粘著及其他元件的機(jī)械狀態(tài)超過(guò)承載臨界值等。但是目前，中國(guó)國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)現(xiàn)階段僅能夠采用單項(xiàng)試驗(yàn)來(lái)代替復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)，應(yīng)力疊加作用模擬的不夠真實(shí)。
[0004]通常進(jìn)行產(chǎn)品單一溫度環(huán)境試驗(yàn)考核時(shí)，是利用溫度箱等試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行，單一加速度環(huán)境試驗(yàn)采用離心機(jī)進(jìn)行。溫度箱并不能直接適用于加速度環(huán)境下，這是因?yàn)?1)受離心機(jī)端部安裝空間的限制，常規(guī)的溫度箱由于體積太大，不能夠正常安裝在離心機(jī)上；2)離心機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，立方形的溫度箱會(huì)產(chǎn)生非常大的風(fēng)阻，對(duì)離心機(jī)的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患；3)普通溫度箱工作時(shí)需靜置于地面上，在強(qiáng)離心場(chǎng)下工作時(shí)，部分部件將可能無(wú)法正常工作。
[0005]中國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的研究，起步較晚。但也取得了一定成績(jī)，如上世紀(jì)八十年代末，中國(guó)工程物理研究院總體工程研究(原西南結(jié)構(gòu)力學(xué)研究所)王保乾等對(duì)線(xiàn)加速度環(huán)境下復(fù)合試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，實(shí)現(xiàn)了在離心機(jī)上進(jìn)行溫度環(huán)境的模擬。通過(guò)采用熱風(fēng)加熱與保溫控制相結(jié)合的手段，是目前中國(guó)國(guó)內(nèi)唯一具備對(duì)整體級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行溫度與加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)的研究單位。該方法是在離心機(jī)產(chǎn)品外裝配整流罩，在正式試驗(yàn)前的預(yù)處理階段，通過(guò)管路向整流罩內(nèi)吹熱風(fēng)，當(dāng)溫度達(dá)到平衡后，撤離管路，啟動(dòng)離心機(jī)，開(kāi)始溫度-加速度復(fù)合試驗(yàn)。由于整流罩內(nèi)部有保溫措施，且離心機(jī)運(yùn)行時(shí)間較短，因此可以獲得一定的溫度控制效果。由于只能在離心機(jī)運(yùn)行之前吹風(fēng)，所以離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中整流罩內(nèi)溫度必然出現(xiàn)逐漸下降的現(xiàn)象。該設(shè)備最大可實(shí)現(xiàn)離心加速度11(^，承載質(zhì)量12001^，溫度約60°(:。此后國(guó)內(nèi)未看到溫度一加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)、設(shè)備研制的相關(guān)報(bào)道。1999年，西安交通大學(xué)研制的復(fù)合試驗(yàn)設(shè)備只實(shí)現(xiàn)了加速度與振動(dòng)的復(fù)合，沒(méi)有考慮溫度問(wèn)題。2011年，浙江大學(xué)陳子辰、何聞團(tuán)隊(duì)研制了小型的五綜合環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)為:加速度Og?10g，溫度-5°C?100°C。由于其轉(zhuǎn)臂有效半徑僅lm，且承載能力只能達(dá)到1kg，最大加速度也較小。因此該設(shè)備僅可為試驗(yàn)技術(shù)的研究提供支持，不能滿(mǎn)足武器、飛行器等大試件產(chǎn)品性能的要求。
[0006]總體工程研究所采用的方法是目前中國(guó)國(guó)內(nèi)唯一可進(jìn)行小型武器、飛行器整體級(jí)別溫度-加速度復(fù)合試驗(yàn)的方法，該方法使用多年但仍存在一定缺陷。首先，在離心機(jī)啟動(dòng)后，由于撤離了熱風(fēng)裝置，因此整流罩內(nèi)溫度必然會(huì)隨時(shí)間增加逐步降低，不能保持穩(wěn)定；其次，由于離心機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)明顯降低整流罩內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性；第三，由于試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有加熱控制措施，因此該方法無(wú)法模擬飛行過(guò)程中氣動(dòng)熱導(dǎo)致試驗(yàn)件溫度升高的情況。
[0007]上述缺點(diǎn)的根本原因就在于溫度的加載是一個(gè)離線(xiàn)方式，無(wú)法做到溫度控制與加速度控制同步進(jìn)行，這也是本發(fā)明要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種溫度控制與加速度控制能夠同步進(jìn)行的溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)用輕便熱加載裝置。
[0009]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0010]一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)用輕便熱加載裝置，包括一端開(kāi)口且另一端閉口的整流罩、電加熱膜和風(fēng)扇，所述整流罩通過(guò)主體螺栓與離心機(jī)臂連接，試驗(yàn)件通過(guò)臺(tái)面安裝于所述離心機(jī)臂上并置于所述整流罩的內(nèi)部空間內(nèi)，所述整流罩包括外壁、內(nèi)壁和隔熱層，所述外壁和所述內(nèi)壁為硬質(zhì)層，所述隔熱層置于所述外壁和所述內(nèi)壁之間，多個(gè)所述電加熱膜均勻貼裝于所述內(nèi)壁上，所述風(fēng)扇安裝于所述內(nèi)壁內(nèi)靠近其內(nèi)底部中心的位置且其送風(fēng)方向正對(duì)所述內(nèi)壁的內(nèi)底部中心。
[0011]作為優(yōu)選，所述外壁為玻璃鋼外壁，所述內(nèi)壁為鋁合金內(nèi)壁，所述隔熱層為聚氨酯泡沫層。其中，外壁選擇為玻璃鋼，具有密度低、抗拉強(qiáng)度高的特點(diǎn)；內(nèi)壁為薄壁鋁合金，用于安裝固定內(nèi)側(cè)的電加熱膜；中間的隔熱層為聚氨酯泡沫，密度很低，具有很好的隔熱保溫性能。
[0012]優(yōu)選地，所述外壁的主體厚度為5_，其與所述離心機(jī)臂連接的主體螺栓處的厚度為1mm ;所述內(nèi)壁的厚度為2mm ;所述隔熱層的厚度為15mm。
[0013]為了避免隔熱層被壓縮而破壞，所述外壁和所述內(nèi)壁之間通過(guò)整流罩螺栓固定連接且其連接位置設(shè)有墊片，所述墊片位于所述外壁和所述內(nèi)壁之間并套裝于所述整流罩螺栓上。
[0014]具體地，所述電加熱膜的加熱功率為0.4w/cm2，厚度為0.1mm，其與所述內(nèi)壁之間采用3M高溫膠粘貼。
[0015]為了減少熱損失，所述離心機(jī)臂上靠近所述試驗(yàn)件的位置設(shè)有鋁合金板，所述鋁合金板上靠近所述整流罩閉口端的一側(cè)表面設(shè)有用于隔熱的發(fā)泡橡膠；優(yōu)選地，所述發(fā)泡橡膠通過(guò)壓片方式固定安裝于所述鋁合金板上，所述發(fā)泡橡膠的厚度為20mm。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
[0017]本發(fā)明采用電加熱膜貼裝的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)加熱，能夠通過(guò)對(duì)多個(gè)電加熱膜進(jìn)行綜合控制以實(shí)現(xiàn)加速度試驗(yàn)過(guò)程中的溫度控制功能，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制與加速度控制能夠同步進(jìn)行的目的，且具有熱功率分配均勻、附加質(zhì)量輕、體積小、絕緣性能好、便于更換的優(yōu)點(diǎn)，顯著提升了溫度一加速度復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)的模擬能力；采用三層結(jié)構(gòu)的整流罩，在確保其具有足夠拉伸強(qiáng)度和便于安裝電加熱膜的要求前提下，降低了整體質(zhì)量，顯著提高了保溫效果和溫控效果，便于安裝和維護(hù)，可以在加速度試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)恒溫、升溫等試驗(yàn)條件；通過(guò)在整流罩內(nèi)部設(shè)置耐高溫的風(fēng)扇，