一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置

技术领域

本发明涉及航天航空材料技术领域，特别是涉及一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置。

背景技术

随着飞机马赫数的提高，飞机表面会受到严重的气动加热，使飞机表面温度升高，飞机内部系统受到机翼外表面温度的热传导、热辐射和热对流的联合影响，温度也会急剧升高，使内部系统发生故障甚至损坏，影响飞机的安全性能。为了避免这种现象出现，通常采用热防护系统(TPS)对飞机内部系统进行防护，如金属蜂窝夹层结构等。为了验证热防护系统的隔热性能，需开展热防护系统隔热性能试验。

一般的隔热性能试验常为高温隔热材料的材料级别试验，难以应用于航天航空热防护系统隔热试验。主要有几个方面原因：

一是传统隔热性能试验通常在高温环境箱中进行，而热防护系统作为飞机中较大尺寸的结构件，难以在环境箱中进行，但完全开放的试验环境又会造成试验环境空气与测试温度发生热量交换，影响测试精度；

二是传统隔热性能试验常采用碳化硅、石墨等为加热体，通过热传导的方式对试验件热面进行加温，这种方式往往加温速率低，难以满足飞机热防护系统真实的温升率情况，并且石墨容易发生氧化，还需要在真空或惰性气体环境中开展试验；

三是传统的隔热性能试验仅测量试验件冷面的温度来判定隔热性能，仅考察了热传导的影响，而未考虑高温环境对内部系统热辐射和热对流的影响。

四是热防护系统的隔热性能试验中往往需要考察试验件不同温度下的隔热性能，而在试验件加载到最高温度前，通常采用一个试验件进行试验，每阶段的加温试验结束后都必须将试验件降温到加温前的初始温度，然后再对试验件重新加温。而试验件的降温过程往往是自然冷却或风机冷却，效果不好，浪费试验时间。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置，包括检测箱，所述检测箱主要由底座、箱体、挡门组成，所述底座顶部焊接有所述箱体，所述箱体前端通过合页连接有所述挡门，且所述挡门周侧设置有密封圈，所述底座、所述箱体和所述挡门表面外设置有隔热层，所述箱体一侧设置有气压控制组件，所述箱体后端设置有气温控制组件，所述箱体内部设置有检测机构，这样设置可以通过气压控制组件使得箱体内部的气压恒定，气温控制组件的设置使得箱体气体的温度相对稳定，进而使得待检测件在检测时处于气压和气温相对稳定的状态，能够有益于提高检测的精度，所述检测机构包括转动底座、第一绝热板、螺纹管、螺杆、盖板、测温组件、隔热卡槽隔垫、变速器，所述转动底座顶部通过螺栓连接有所述箱体，且所述箱体顶部外侧开设有卡槽，该卡槽内侧卡接有待检测件，相邻的所述待检测件之间卡接有所述隔热卡槽隔垫，所述第一绝热板顶部中央通过螺栓连接有所述螺纹管，所述螺纹管内侧螺接有所述螺杆，所述螺杆上端伸出所述螺纹管，且通过螺栓连接在所述盖板下方，所述盖板还盖合在所述待检测件上方，所述盖板底部通过螺钉连接有第二绝热板，所述转动底座底部中央键连接于所述变速器的输出端，所述变速器的输入端与第一电机的输出端通过联轴器连接，且所述变速器和所述第一电机均通过螺栓连接在所述底座底部，所述第一绝热板顶部通过螺栓连接有若干个所述测温组件，这样设置可以通过盖板对待检测件内部空间进行密封，还可以通过第一电机以及变速器带动转动底座转动，转动底座带动第一绝热板转动，第一绝热板带动待检测件转动，进而使得待检测件内部的气体与待检测件内表面相对静止，模拟了热防护材料内表面处于的自然条件，使得待检测件外侧的气体与待检测件外表面相对移动，模拟了热防护材料表面处于的自然条件，使得检测的条件与自然条件更加的符合，有效的解决了直接对待检测件外表面进行加热产生的其他因素的影响，还可以通过气压控制组件增加箱体内部和待检测件外侧的气压有效的降低待检测件的转速，使得设备使用时更加的安全。

优选的，所述气压控制组件包括气管、气泵、气压表，所述气泵的输出端通过法兰盘连接有所述气管，所述气管一侧密封连接有所述气压表，所述气管远离所述气泵的一端与所述箱体内部连通，这样设置可以通过气泵使得箱体内侧待检测件外侧的气压增加，还可以通过气压表检测箱体内侧待检测件外侧的气压值。

优选的，所述气温控制组件包括安装外壳、防护网板、气温控制器，所述安装外壳焊接在所述箱体后方，所述安装外壳内侧远离所述箱体的一端设置有所述气温控制器，所述安装外壳内侧靠近所述箱体的一端通过螺钉连接有所述防护网板，这样设置可以通过气温控制器对箱体内侧待检测件外侧的气温进行控制，使得箱体内侧待检测件外侧的气温趋向于飞机飞行时处于的自然条件下的气温。

优选的，所述挡门前端设置有把手，且内侧上端内嵌有观察窗，这样设置方便打开挡门和可以通过观察窗观察箱体内部的情况。

优选的，所述测温组件包括固定板、滑动安装管、弹簧、温度传感器，所述固定板通过螺栓连接在所述第一绝热板顶部，所述固定板内侧滑动连接有若干个所述滑动安装管，所述滑动安装管靠近所述待检测件的一端开口，且所述滑动安装管内侧设置有所述弹簧和活动连接有所述温度传感器，所述温度传感器位于所述弹簧靠近所述待检测件的一端，所述滑动安装管远离所述待检测件的一端还设置有挤压组件，这样设置可以通过挤压组件推动滑动安装管,滑动安装管带动温度传感器移动，使得温度传感器抵在待检测件内表面上，弹簧的设置使得所有的温度传感器均能抵在待检测件内表面上。

优选的，所述挤压组件包括推板和拉簧，所述推板通过螺钉连接在所述滑动安装管远离所述待检测件的一端，所述推板靠近所述滑动安装管的一端固定连接有所述拉簧，且所述拉簧远离所述推板的一端固定连接在所述固定板上，这样设置可以通过拉簧的恢复力带动推板移动，使得推板挤压滑动安装管。

优选的，所述挤压组件包括推板和气缸，所述推板通过螺钉连接在所述滑动安装管远离所述待检测件的一端，所述推板远离所述滑动安装管的一端固定连接于所述气缸的输出端上，所述气缸通过螺栓连接在所述第一绝热板顶部，这样设置可以通过气缸带动推板移动，使得推板挤压滑动安装管。

优选的，所述转动底座和所述底座之间还设置有稳定机构，所述稳定机构包括外固定环、第一连接轴承、转动环、第二连接轴承、内固定环，所述外固定环一体成型在所述底座顶部，且与所述转动底座同轴设置，所述外固定环内侧过盈配合有所述第一连接轴承，所述第一连接轴承内侧过盈配合有所述转动环，所述转动环内侧过盈配合有第二连接轴承，所述第二连接轴承内侧过盈配合有所述外固定环，所述外固定环一体成型在所述转动底座底部，且与所述转动底座同轴设置，这样设置实现了对转动底座的支撑，使得转动底座更加的稳定，其中连接轴承设置有内外两个可以有效的防止滚珠损坏。

优选的，所述盖板顶部中央焊接有卡接块，所述卡接块顶部设置有辅助机构，这样设置可以通过辅助机构带动卡接块转动，实现了盖板安装和拆除的功能。

优选的，所述辅助机构包括第二电机、驱动管、电磁铁、卡爪，所述第二电机通过螺栓连接在所述箱体顶部，所述第二电机的输出端伸进所述箱体内部，且外侧下端开设有键槽，所述第二电机的输出端外侧滑动连接有所述驱动管，且所述驱动管内侧一体成型有与该键槽相匹配的凸体，所述驱动管内侧底部通过螺钉连接有所述电磁铁，所述驱动管底部通过螺栓连接有与所述卡接块匹配的所述卡爪，这样设置可以通过电磁铁断电，使得卡爪卡接在卡接块外侧，然后通过第二电机带动驱动管转动，驱动管带动卡爪转动，实现了安装和拆除盖板的功能，还可以通过电磁铁通电，电磁铁吸附第二电机的输出端，进而带动驱动管上升，驱动管带动卡爪上升，使得卡爪远离卡接块，解决了卡爪影响检测机构转动的问题。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、本装置可以通过气压控制组件使得箱体内部的气压恒定，气温控制组件的设置使得箱体气体的温度相对稳定，进而使得待检测件在检测时处于气压和气温相对稳定的状态，能够有益于提高检测的精度；

2、本装置可以通过盖板对待检测件内部空间进行密封，还可以通过第一电机以及变速器带动转动底座转动，转动底座带动第一绝热板转动，第一绝热板带动待检测件转动，进而使得待检测件内部的气体与待检测件内表面相对静止，模拟了热防护材料内表面处于的自然条件，使得待检测件外侧的气体与待检测件外表面相对移动，模拟了热防护材料表面处于的自然条件，使得检测的条件与自然条件更加的符合，有效的解决了直接对待检测件外表面进行加热产生的其他因素的影响，还可以通过气压控制组件增加箱体内部和待检测件外侧的气压有效的降低待检测件的转速，使得设备使用时更加的安全。

本发明的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本发明的具体实践可以了解到。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的结构示意图；

图2是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的俯视图；

图3是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的A-A剖视图；

图4是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的B-B剖视图；

图5是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的安装待检测件后的检测机构的结构示意图；

图6是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的检测机构的结构示意图；

图7是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的I局部放大图；

图8是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的第一实施例的II局部放大图；

图9是本发明所述一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置的第二实施例的II局部放大图。

附图标记说明如下：

1、检测箱；2、检测机构；3、稳定机构；4、辅助机构；5、待检测件；101、底座；102、箱体；103、气压控制组件；104、气温控制组件；105、挡门；1031、气管；1032、气泵；1033、气压表；1041、安装外壳；1042、防护网板；1043、气温控制器；1051、观察窗；1052、把手；201、转动底座；202、第一绝热板；203、螺纹管；204、螺杆；205、盖板；206、测温组件；207、隔热卡槽隔垫；208、变速器；209、第一电机；2051、卡接块；2052、第二绝热板；2061、固定板；2062、滑动安装管；2063、弹簧；2064、温度传感器；2065、推板；2066、拉簧；2067、气缸；301、外固定环；302、第一连接轴承；303、转动环；304、第二连接轴承；305、内固定环；401、第二电机；402、驱动管；403、电磁铁；404、卡爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-8所示，一种航天航空用热防护材料的隔热测试装置，包括检测箱1，检测箱1主要由底座101、箱体102、挡门105组成，底座101顶部焊接有箱体102，箱体102前端通过合页连接有挡门105，且挡门105周侧设置有密封圈，底座101、箱体102和挡门105表面外设置有隔热层，箱体102一侧设置有气压控制组件103，箱体102后端设置有气温控制组件104，箱体102内部设置有检测机构2，这样设置可以通过气压控制组件103使得箱体102内部的气压恒定，气温控制组件104的设置使得箱体102气体的温度相对稳定，进而使得待检测件5在检测时处于气压和气温相对稳定的状态，能够有益于提高检测的精度，检测机构2包括转动底座201、第一绝热板202、螺纹管203、螺杆204、盖板205、测温组件206、隔热卡槽隔垫207、变速器208，转动底座201顶部通过螺栓连接有箱体102，且箱体102顶部外侧开设有卡槽，该卡槽内侧卡接有待检测件5，相邻的待检测件5之间卡接有隔热卡槽隔垫207，第一绝热板202顶部中央通过螺栓连接有螺纹管203，螺纹管203内侧螺接有螺杆204，螺杆204上端伸出螺纹管203，且通过螺栓连接在盖板205下方，盖板205还盖合在待检测件5上方，盖板205底部通过螺钉连接有第二绝热板2052，转动底座201底部中央键连接于变速器208的输出端，变速器208的输入端与第一电机209的输出端通过联轴器连接，且变速器208和第一电机209均通过螺栓连接在底座101底部，第一绝热板202顶部通过螺栓连接有若干个测温组件206，这样设置可以通过盖板205对待检测件5内部空间进行密封，还可以通过第一电机209以及变速器208带动转动底座201转动，转动底座201带动第一绝热板202转动，第一绝热板202带动待检测件5转动，进而使得待检测件5内部的气体与待检测件5内表面相对静止，模拟了热防护材料内表面处于的自然条件，使得待检测件5外侧的气体与待检测件5外表面相对移动，模拟了热防护材料表面处于的自然条件，使得检测的条件与自然条件更加的符合，有效的解决了直接对待检测件5外表面进行加热产生的其他因素的影响，还可以通过气压控制组件103增加箱体102内部和待检测件5外侧的气压有效的降低待检测件5的转速，使得设备使用时更加的安全，气压控制组件103包括气管1031、气泵1032、气压表1033，气泵1032的输出端通过法兰盘连接有气管1031，气管1031一侧密封连接有气压表1033，气管1031远离气泵1032的一端与箱体102内部连通，这样设置可以通过气泵1032使得箱体102内侧待检测件5外侧的气压增加，还可以通过气压表1033检测箱体102内侧待检测件5外侧的气压值，气温控制组件104包括安装外壳1041、防护网板1042、气温控制器1043，安装外壳1041焊接在箱体102后方，安装外壳1041内侧远离箱体102的一端设置有气温控制器1043，安装外壳1041内侧靠近箱体102的一端通过螺钉连接有防护网板1042，这样设置可以通过气温控制器1043对箱体102内侧待检测件5外侧的气温进行控制，使得箱体102内侧待检测件5外侧的气温趋向于飞机飞行时处于的自然条件下的气温，挡门105前端设置有把手1052，且内侧上端内嵌有观察窗1051，这样设置方便打开挡门105和可以通过观察窗1051观察箱体102内部的情况，测温组件206包括固定板2061、滑动安装管2062、弹簧2063、温度传感器2064，固定板2061通过螺栓连接在第一绝热板202顶部，固定板2061内侧滑动连接有若干个滑动安装管2062，滑动安装管2062靠近待检测件5的一端开口，且滑动安装管2062内侧设置有弹簧2063和活动连接有温度传感器2064，温度传感器2064位于弹簧2063靠近待检测件5的一端，滑动安装管2062远离待检测件5的一端还设置有挤压组件，这样设置可以通过挤压组件推动滑动安装管2062,滑动安装管2062带动温度传感器2064移动，使得温度传感器2064抵在待检测件5内表面上，弹簧2063的设置使得所有的温度传感器2064均能抵在待检测件5内表面上，挤压组件包括推板2065和拉簧2066，推板2065通过螺钉连接在滑动安装管2062远离待检测件5的一端，推板2065靠近滑动安装管2062的一端固定连接有拉簧2066，且拉簧2066远离推板2065的一端固定连接在固定板2061上，这样设置可以通过拉簧2066的恢复力带动推板2065移动，使得推板2065挤压滑动安装管2062，转动底座201和底座101之间还设置有稳定机构3，稳定机构3包括外固定环301、第一连接轴承302、转动环303、第二连接轴承304、内固定环305，外固定环301一体成型在底座101顶部，且与转动底座201同轴设置，外固定环301内侧过盈配合有第一连接轴承302，第一连接轴承302内侧过盈配合有转动环303，转动环303内侧过盈配合有第二连接轴承304，第二连接轴承304内侧过盈配合有外固定环301，外固定环301一体成型在转动底座201底部，且与转动底座201同轴设置，这样设置实现了对转动底座201的支撑，使得转动底座201更加的稳定，其中连接轴承设置有内外两个可以有效的防止滚珠损坏，盖板205顶部中央焊接有卡接块2051，卡接块2051顶部设置有辅助机构4，这样设置可以通过辅助机构4带动卡接块2051转动，实现了盖板205安装和拆除的功能，辅助机构4包括第二电机401、驱动管402、电磁铁403、卡爪404，第二电机401通过螺栓连接在箱体102顶部，第二电机401的输出端伸进箱体102内部，且外侧下端开设有键槽，第二电机401的输出端外侧滑动连接有驱动管402，且驱动管402内侧一体成型有与该键槽相匹配的凸体，驱动管402内侧底部通过螺钉连接有电磁铁403，驱动管402底部通过螺栓连接有与卡接块2051匹配的卡爪404，这样设置可以通过电磁铁403断电，使得卡爪404卡接在卡接块2051外侧，然后通过第二电机401带动驱动管402转动，驱动管402带动卡爪404转动，实现了安装和拆除盖板205的功能，还可以通过电磁铁403通电，电磁铁403吸附第二电机401的输出端，进而带动驱动管402上升，驱动管402带动卡爪404上升，使得卡爪404远离卡接块2051，解决了卡爪404影响检测机构2转动的问题。

上述结构中，使用时，首先拉动推板2065，使得滑动安装管2062移动，然后把待检测的待检测件5卡接在卡槽内侧，然后把隔热卡槽隔垫207卡接在待检测件5顶部，直到放置合适数量的待检测件5，随后放开推板2065，此时推板2065在拉簧2066的作用下带动推板2065移动，使得推板2065挤压滑动安装管2062，进而使得温度传感器2064紧紧地抵在待检测件5内表面上，然后把盖板205盖在待检测件5上，然后使得电磁铁403断电，此时驱动管402在重力的作用下下降，使得卡爪404卡接在卡接块2051外侧，然后启动第二电机401,第二电机401带动驱动管402转动，驱动管402带动卡爪404转动，卡爪404带动卡接块2051转动，进而使得螺杆204转动，使得螺杆204螺接在螺纹管203内侧，直到盖板205紧紧的压合在待检测件5上，然后使得电磁铁403通电，电磁铁403吸附第二电机401的输出端，进而带动驱动管402上升，驱动管402带动卡爪404上升，使得卡爪404远离卡接块2051，再然后启动气泵1032和气温控制器1043，使得箱体102内侧待检测件5外侧的气压恒定，气温稳定，然后启动第一电机209,第一电机209通过变速器208带动转动底座201转动，转动底座201带动待检测件5转动，使得待检测件5外表面与箱体102内侧待检测件5外侧的气体产生摩擦，一定时间后观察温度传感器2064传递过来信号即可。

实施例2

如图9所示，实施例2与实施例1不同之处在于：挤压组件包括推板2065和气缸2067，推板2065通过螺钉连接在滑动安装管2062远离待检测件5的一端，推板2065远离滑动安装管2062的一端固定连接于气缸2067的输出端上，气缸2067通过螺栓连接在第一绝热板202顶部，这样设置可以通过气缸2067带动推板2065移动，使得推板2065挤压滑动安装管2062。

上述结构中，使用时，首先启动气缸2067,气缸2067带动推板2065移动，使得滑动安装管2062移动，然后把待检测的待检测件5卡接在卡槽内侧，然后把隔热卡槽隔垫207卡接在待检测件5顶部，直到放置合适数量的待检测件5，随后再次启动气缸2067，气缸2067带动推板2065移动，使得推板2065挤压滑动安装管2062，进而使得温度传感器2064紧紧地抵在待检测件5内表面上，然后把盖板205盖在待检测件5上，然后使得电磁铁403断电，此时驱动管402在重力的作用下下降，使得卡爪404卡接在卡接块2051外侧，然后启动第二电机401,第二电机401带动驱动管402转动，驱动管402带动卡爪404转动，卡爪404带动卡接块2051转动，进而使得螺杆204转动，使得螺杆204螺接在螺纹管203内侧，直到盖板205紧紧的压合在待检测件5上，然后使得电磁铁403通电，电磁铁403吸附第二电机401的输出端，进而带动驱动管402上升，驱动管402带动卡爪404上升，使得卡爪404远离卡接块2051，再然后启动气泵1032和气温控制器1043，使得箱体102内侧待检测件5外侧的气压恒定，气温稳定，然后启动第一电机209,第一电机209通过变速器208带动转动底座201转动，转动底座201带动待检测件5转动，使得待检测件5外表面与箱体102内侧待检测件5外侧的气体产生摩擦，一定时间后观察温度传感器2064传递过来信号即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。