本發(fā)明屬于飛行器地面試驗與測試領域，具體地說，涉及一種用于航天飛行器的在高低溫環(huán)境中對舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)進行性能測試的地面模擬測試裝置。

背景技術：

航天飛行器是一種既能在大氣層內(nèi)飛行，也能在大氣層外飛行的飛行器。除了在空間環(huán)境中要遭受惡劣的溫度環(huán)境之外，在跨越大氣層和返回再入的過程中，更是要經(jīng)歷上千度的高溫和急速的溫度變化，最高可至1800℃。所以在航天飛行器研究與設計過程中，可靠有效地地面模擬溫度試驗是非常必要的。通常采用外用復合材料制成的隔熱瓦來保證機載設備工作在合適的溫度，盡管如此，機載設備仍處于一個較高的工作溫度。系統(tǒng)測試對象主要是舵面操縱系統(tǒng)，在航天飛行器外部熱防護系統(tǒng)的保護下，內(nèi)部的載人座艙內(nèi)溫控要求一般為25～32℃，而外部的機載設備和其它設備的要求相對較低，一般為:-50～50℃。但對于試驗的可靠性，需要測試的溫度范圍為:-100～100℃。

現(xiàn)有公開的技術文獻“KM7大型空間環(huán)境模擬器研制[C]”(中國真空學會2012學術年會，2012)中描述了一種大型空間模擬器，該模擬器主要由熱紅外輻射方式來實現(xiàn)高溫模擬，冷氮系統(tǒng)實現(xiàn)低溫模擬；但造價和試驗成本十分高昂，滿足大型航天器或整星的測試需求。專利CN104670523中公開了“一種高低溫環(huán)境模擬試驗設備”,該試驗設備采用箱盒式試驗環(huán)境，用于產(chǎn)品的靜態(tài)測試，不能適應產(chǎn)品運動狀況下的測試試驗，并且對產(chǎn)品的尺寸大小有限制，通用性差。在專利CN104588135中提出了“一種大型高低溫環(huán)境模擬試驗箱內(nèi)艙體結(jié)構(gòu)”該結(jié)構(gòu)為了解決對大型設備的測試，利用方鋼、瓦楞板、玻璃鋼實現(xiàn)一種大型模擬試驗箱；成本費用較高，空間利用率低，在進行運動裝置的測量時同樣受到限制。

技術實現(xiàn)要素：

為了避免現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提出一種用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置；該模擬測試裝置采用柔性非真空絕熱材料組成，體積調(diào)節(jié)可變，空間利用率高，對裝置尺寸的適應性強，適用于飛行器舵面機傳動機構(gòu)運動狀態(tài)下的高低溫性能測試。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括試驗腔體、入口靜壓腔、出口靜壓腔、基座、被測舵機、舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)、被測舵面、密封膜盒、加載連桿、液壓馬達、支撐機構(gòu)、固定圈、靜壓腔外殼、孔板、密封板、帶圈、絕熱密封膠帶，所述試驗腔體兩端通過支撐機構(gòu)與入口靜壓腔和出口靜壓腔連接，被測舵機與被測舵面通過舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)連接，并安裝在試驗腔內(nèi)的基座上,位于被測舵面的下方的試驗腔體底部開有圓孔，用于固定安裝密封膜盒，液壓馬達位于試驗腔體下方固定在安裝座上,加載連桿一端穿過密封膜盒的圓通孔，通過耳叉連接在被測舵面底部的加載環(huán)上，加載連桿另一端與液壓馬達通過聯(lián)軸器連接；

所述入口靜壓腔與所述出口靜壓腔采用不銹鋼圓柱形外殼，內(nèi)部設有玻璃鋼制孔板，孔板上均布若干小孔，入口靜壓腔與出口靜壓腔外端部安裝有不銹鋼密封板和固定圈，入口靜壓腔外端部連接有測試管道和進氣管道，出口靜壓腔外端部有出口管道、排氣管道、出口測試管道分別與微壓差傳感器、排氣閥門、氣體回收管道連接；

所述密封膜盒為直徑梯度增大的帶圈組成塔狀結(jié)構(gòu)，帶圈采用雙層聚酯纖維包裹，中間設有圓通孔，加載連桿與圓通孔之間用絕熱密封膠帶密封，密封膜盒固定在試驗腔底部。

所述試驗腔體采用多層絕熱紙和鍍鋁聚酯薄膜復合制成，中間填充氣凝膠。

有益效果

本發(fā)明提出的一種用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置。采用非真空絕熱被與內(nèi)部支撐制成的柔性絕熱試驗腔體，在保持外形的同時具有一定的形變能力，可充分配合舵面?zhèn)鲃拥倪\動需求；在柔性非真空環(huán)境試驗腔的入口和出口處設置靜壓腔，使高溫氮氣或低溫氮氣均勻的流入柔性非真空環(huán)境試驗腔，在柔性非真空環(huán)境試驗腔內(nèi)部，實現(xiàn)均勻的高溫模擬環(huán)境或者低溫模擬環(huán)境；為配合試驗腔模擬環(huán)境安裝有加載測試設備，以及安裝于柔性非真空環(huán)境試驗腔的密封膜盒，在滿足加載設備運動需求的同時，對連桿與柔性非真空環(huán)境試驗腔間進行密封處理，增強試驗腔體的保溫性能。

本發(fā)明用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置與現(xiàn)有大型試驗箱相比，適應性強，降低了試驗成本，空間利用率高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置作進一步詳細說明。

圖1為本發(fā)明用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置仰視圖。

圖2為本發(fā)明用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置示意圖。

圖3為本發(fā)明模擬測試裝置的入口靜壓腔示意圖。

圖4為本發(fā)明模擬測試裝置的入口靜壓腔剖視圖。

圖5為本發(fā)明模擬測試裝置的出口靜壓腔示意圖。

圖6為本發(fā)明模擬測試裝置的出口靜壓腔剖視圖。

圖7為本發(fā)明模擬測試裝置的密封膜盒仰視圖。

圖8為本發(fā)明模擬測試裝置的密封膜盒示意圖。

圖中:

1.試驗腔體 2.入口靜壓腔 3.出口靜壓腔 4.基座 5.被測舵機 6.舵?zhèn)鲃訖C構(gòu) 7.被測舵面 8.密封膜盒 9.加載連桿 10.液壓馬達 11.支撐機構(gòu) 12.進氣管道 13.測試管道 14.固定圈 15.靜壓腔外殼 16.孔板 17.密封板 18.出口管道 19.排氣管道 20.出口測試管道 21.圓通孔 22.帶圈 23.絕熱密封膠帶

具體實施方式

本實施例是一種用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置。

模擬測試裝置用于在高溫環(huán)境或低溫環(huán)境中,對舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)進行性能測試的模擬測試。模擬測試裝置采用非真空絕熱材料與內(nèi)部支撐制成柔性絕熱腔體；在柔性非真空環(huán)境試驗腔的入口和出口處設置靜壓腔，使高溫氮氣或低溫氮氣均勻的流入柔性非真空環(huán)境試驗腔，在柔性非真空環(huán)境試驗腔內(nèi)部，實現(xiàn)均勻的高溫模擬環(huán)境或者低溫模擬環(huán)境；模擬測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，降低了試驗成本，空間利用率高。

參閱圖1～圖8，本實施例用于飛行器舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的模擬測試裝置，由試驗腔體1、入口靜壓腔2、出口靜壓腔3、基座4、被測舵機5、舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)6、被測舵面7、密封膜盒8、加載連桿9、液壓馬達10、支撐機構(gòu)11、固定圈14、靜壓腔外殼15、孔板16、密封板17、帶圈22、絕熱密封膠帶23和進氣管道12、測試管道13、出口管道18、排氣管道19、出口測試管道20、圓通孔21組成；其中，試驗腔體1兩端通過支撐機構(gòu)11與入口靜壓腔2和出口靜壓腔3連接,被測舵機5與被測舵面7通過舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)6連接，并安裝在試驗腔1內(nèi)的基座4上；位于被測舵面7的下方的試驗腔體1底部加工有圓孔，用于固定安裝密封膜盒8。液壓馬達10位于試驗腔體1下方固定在安裝座上；加載連桿9一端穿過密封膜盒8通過耳叉連接在被測舵面7底部的加載環(huán)上，加載連桿9另一端與液壓馬達10通過聯(lián)軸器連接。

本實施例中，試驗腔體1采用多層絕熱紙和多層鍍鋁聚酯薄膜復合制成，中間填充氣凝膠，導熱率極低，實現(xiàn)非真空絕熱效果。試驗腔體1內(nèi)部支撐采用不銹鋼支架和彈性良好的碳纖維支架組成，保持非真空柔性試驗腔體1的形狀，同時適應一定的形變需求。

試驗腔體1兩端的入口靜壓腔2和出口靜壓腔3采用不銹鋼圓柱形外殼，內(nèi)部設有玻璃鋼制孔板16，孔板16上均布若干小孔，入口靜壓腔2和與出口靜壓腔3外端部安裝有不銹鋼密封板17，入口靜壓腔2外端部連接有測試管道13和進氣管道12；出口靜壓腔3外端部有出口管道18、排氣管道19、出口測試管道20分別與微壓差傳感器、排氣閥門、氣體回收管道連接。固定圈14和靜壓腔外殼15配合使用。入口靜壓腔2內(nèi)設的圓形孔板16厚度為10cm，孔板16上均布的圓形小孔直徑為4mm～8mm，小孔加工面積占總閥橫截面面積的30～50％。密封板17與孔板16之間的距離為10cm～20cm。靜壓腔外殼15和密封板17外部覆蓋厚度為15mm的超細玻璃絲綿保溫。

密封膜盒8為直徑梯度增大的帶圈22組成塔狀結(jié)構(gòu)，帶圈22采用多層聚酯纖維和絕熱紙復合后包裹，并與試驗腔體1的非真空絕熱被帖合在一起。密封膜盒8中間設有圓通孔21，加載連桿9從圓通孔21穿過，加載連桿9與圓通孔21之間用絕熱密封膠帶24密封，并可實現(xiàn)拉伸，彎曲形變狀態(tài)。密封膜盒8固定在試驗腔1底部。

本實施例中，試驗腔體1的體積和外形可根據(jù)基座4、被測舵機5、舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)6和被測舵面7的物理模型進行靈活調(diào)整。支撐結(jié)構(gòu)11由不銹鋼支架和彈性碳纖維構(gòu)成，能在保持腔體外形的前提下，保持柔性特點，配合被測裝置的運動狀態(tài)。通過向入口靜壓腔2通入高溫或低溫的高純氮氣，并優(yōu)化通入氣體的流量和溫度，可在試驗腔體1內(nèi)均勻的模擬常壓高溫環(huán)境或低溫環(huán)境，溫度范圍為-100～100℃，以符合被測機構(gòu)的環(huán)境模擬需求。氣體經(jīng)由出口靜壓腔2排出并回收，經(jīng)過加熱升溫或換熱制冷后再次通入試驗裝置。提高了氣體和能量利用率，降低試驗成本。對被測裝置進行測試時，首先模擬實現(xiàn)高低溫環(huán)境，然后控制被測舵機5使舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)6和被測舵面7按照指令運動，控制液壓馬達10在被測舵面7上施加負載模擬，完成整個舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)的性能測試。