高速飞行器热强度试验图像监测装置的制作方法

[0001]
本发明涉及高速飞行器结构热试验测试技术领域，尤其是涉及一种高速飞行器热强度试验图像监测装置。


背景技术：

[0002]
高速飞行器由于飞行速度快，高空高速突防能力强而成为世界军事强国研究的热点。
[0003]
飞行器高速飞行过程中，结构将面临非常严酷的气动加热效应，例如，当飞行器马赫数接近4时，其表面温度可达700℃。以飞行马赫数大于6时，其前端天线罩锥部的驻点温度将超过1200℃。针对飞行器不同部位面临的差异性高温服役环境，需要采用不同的热防护材料对飞行器结构进行热防护。除面临恶劣的高温环境外，高速飞行器同时承受着复杂的力学载荷。因此，研究热环境和力学环境下结构的热强度试验对于高速飞行器的安全可靠性设计至关重要。
[0004]
进行热强度试验时，判断结构或者材料是否出现断裂破坏，以及断裂破坏时间点是否处于有效设计范围之内，对于高速飞行器的安全可靠性设计非常重要。现阶段地面热强度试验普遍采用石英灯辐射加热方式，为了获得较高的加热温度或者热流密度，石英灯阵列一般距离试验件表面距离较近，同时，石英灯阵列工作过程中辐射光强度很大，因此想要实时获得试验过程中整个试验件结构或者材料在高温和力等载荷作用下表面结构的清晰图像非常困难。


技术实现要素：

[0005]
为了克服现有热强度试验装置的不足，本发明提供一种在高温和强辐射环境下，仍能获取整个试验件表面清晰图像的装置。该装置通过多种冷却方式实现常规工业相机在高温阵列中的正常使用，得到试验件整体清晰的图像。
[0006]
本发明提供高速飞行器热强度试验图像监测装置，包括：相机组件和冷却机构；所述相机组件嵌套在所述冷却机构中。
[0007]
进一步，所述冷却机构包括：隔热组件、气冷组件和水冷组件；所述气冷组件设置在所述隔热组件内部，并且与所述水冷组件连接；所述水冷组件也嵌套在所述隔热组件内部；所述相机组件与所述水冷组件滑动连接。
[0008]
进一步，所述隔热组件包括：石英玻璃和隔热框；所述隔热框一端开槽，且槽的尺寸与所述石英玻璃的尺寸相适配；所述石英玻璃固定在所述隔热框上。
[0009]
进一步，所述隔热框的厚度为5mm-25mm。
[0010]
进一步，所述气冷组件包括：喷气框、导气连接管和进气管；所述喷气框通过所述导气连接管与所述进气管连接；所述进气管设置在所述水冷组件上；所述喷气框嵌套在所述隔热框内，且与所述石英玻璃相邻设置；所述喷气框上设置有若干喷气孔。
[0011]
进一步，所述喷气孔的轴线与所述隔热框的中轴线成45
°
角。
[0012]
进一步，所述水冷组件包括嵌套在所述隔热框内的水冷套；所述水冷套上设置有进气管，所述进气管通过所述导气连接管与所述喷气框连接。
[0013]
进一步，所述相机组件包括：工业相机、广角镜头、窄带滤波片、固定组件和滑动组件；在所述工业相机上依次安装所述窄带滤波片和所述广角镜头；所述固定组件安装在所述工业相机底部；所述滑动组件一端固定在所述水冷套上，另一端与所述相机组件的侧面固定连接。
[0014]
进一步，所述滑动组件包括：轨道槽和滑轨；在所述工业相机侧面固定所述滑轨，在所述水冷套内侧的相应位置固定所述轨道槽；所述工业相机通过所述滑轨在所述轨道槽上移动。
[0015]
进一步，所述固定组件包括：锁紧型底座、固定支架和螺旋调节器；所述锁紧型底座固定在所述工业相机底部；所述固定支架通过螺钉固定在所述轨道槽的尾部；所述螺旋调节器通过所述固定支架与所述锁紧型底座连接。
[0016]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过把相机组件嵌套在冷却机构中，使整个装置体积更小，空间利用率更高；即使在高温和强辐射环境下使用，也可以获得清晰的试验件表面图像，而无需购置额外特种相机。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为本发明高速飞行器热强度试验图像监测装置装配图；
[0019]
图2为本发明高速飞行器热强度试验图像监测装置结构示意图。
[0020]
附图标记说明：
[0021]
1：石英玻璃；2：隔热框；3：喷气框；4：导气连接管；5：锁紧型底座；6：水冷套；7：进气管；8：广角镜头；9：窄带滤波片；10：工业相机；11：滑轨；12：轨道槽；13：固定支架；14：螺旋调节器。
具体实施方式
[0022]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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。
[0024]
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0025]
如图1和图2所示，本发明提供了一种高速飞行器热强度试验图像监测装置，包括：相机组件和冷却机构；相机组件嵌套在冷却机构中。冷却机构包括：隔热组件、气冷组件和水冷组件；气冷组件设置在隔热组件内部，并且与水冷组件连接；水冷组件也嵌套在隔热组件内部；相机组件与水冷组件滑动连接。利用隔热、气冷和水冷联合的方式保证相机组件在安全温度范围内工作。
[0026]
隔热组件包括：石英玻璃1和隔热框2。隔热框2为氧化铝或者莫来石纤维块材整体加工成型，隔热框2前部开槽，槽的尺寸和石英玻璃1一致，利用无机高温固化胶将石英玻璃1固定在隔热框2上。隔热框2的厚度依据试验条件而定，当温度<500℃，隔热框2厚度选择5mm～10mm，当温度≥500℃，隔热框2厚度选择10mm～25mm，隔热框2优先选用陶瓷纤维隔热瓦材料，例如氧化铝纤维或者莫来石纤维等。
[0027]
气冷组件包括：喷气框3、导气连接管4和进气管。喷气框3通过四个导气连接管4与水冷组件上的进气管7相连。可根据不同试验条件方便拆卸和更换不同尺寸的喷气框3。喷气框3嵌套在隔热框2内，且与石英玻璃1紧贴设置。喷气框3上设置有若干喷气孔，喷气框3喷出的冷气阻挡石英玻璃1向相机镜头的传热。喷气框3上的喷气孔的轴线一般与隔热框2的中轴线成45
°
角，保证冷气流能充分冷却石英玻璃1与相机组件之间的全部区域。
[0028]
水冷组件包括嵌套在隔热框2内的水冷套6，水冷套6上设置有进气管7，进气管7通过导气连接管4与喷气框3连接。水冷套6尺寸和隔热框2内部尺寸一致，利用无机高温固化胶将水冷套6嵌入隔热框2内，水冷套6的端面要低于隔热框2。在水冷套6上同时设计了水道和进气道，提高空间利用率的同时，减小了机械加工的难度。陶瓷隔热框2和水冷套6隔绝辐射的高温传递到相机组件。
[0029]
相机组件包括：工业相机10、广角镜头8、窄带滤波片9、固定组件和滑动组件；在工业相机10上依次安装窄带滤波片9和广角镜头8。窄带滤波片9能使工业相机10在高温下能够获得清晰的图像，广角镜头8能保证广角镜头8距离试验件较近时能得到较大的视场。
[0030]
滑动组件包括：轨道槽12和滑轨11。在工业相机10侧面固定滑轨11，在水冷套6内侧的相应位置固定轨道槽12，工业相机10通过滑轨11在轨道槽12上移动。固定组件包括：锁紧型底座5、固定支架13和螺旋调节器14。锁紧型底座5固定在工业相机10底部，固定支架13通过螺钉固定在轨道槽12的尾部，螺旋调节器14通过固定支架13与锁紧型底座5连接。工业相机10距石英玻璃1的距离通过螺旋调节器14实现精确调控。
[0031]
本发明的工作原理为：试验前，将试验件和图像检测装置固定好，通过螺旋调节器14调整工业相机10及广角镜头8位置，使之达到合适的状态，然后通过进水管和进气管7对装置进行供水和供气，打开石英灯辐射阵列进行试验，试验完成时，先将石英灯辐射阵列的电源关闭，继续供水和供气，待整个装置温度降至室温再停止。
[0032]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。