一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗用輕便熱加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗用的裝置，尤其涉及一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗用輕便熱加載裝置。
【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，加速度將會產(chǎn)生慣性力，使飛機、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)果會改變結(jié)構(gòu)的動態(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)境試驗可以暴露單一試驗不能發(fā)現(xiàn)的問題，常見的問題包括微電子器件的封裝失效、引線結(jié)構(gòu)、管芯或印刷電路板的粘著及其他元件的機械狀態(tài)超過承載臨界值等。但是目前，中國國內(nèi)各研究機構(gòu)現(xiàn)階段僅能夠采用單項試驗來代替復(fù)合環(huán)境試驗，應(yīng)力疊加作用模擬的不夠真實。
[0004]通常進行產(chǎn)品單一溫度環(huán)境試驗考核時，是利用溫度箱等試驗設(shè)備進行，單一加速度環(huán)境試驗采用離心機進行。溫度箱并不能直接適用于加速度環(huán)境下，這是因為:1)受離心機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上；2)離心機高速運行時，立方形的溫度箱會產(chǎn)生非常大的風(fēng)阻，對離心機的安全運行帶來隱患；3)普通溫度箱工作時需靜置于地面上，在強離心場下工作時，部分部件將可能無法正常工作。
[0005]中國國內(nèi)對溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗技術(shù)的研究，起步較晚。但也取得了一定成績，如上世紀(jì)八十年代末，中國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)王保乾等對線加速度環(huán)境下復(fù)合試驗技術(shù)進行了深入的研究，實現(xiàn)了在離心機上進行溫度環(huán)境的模擬。通過采用熱風(fēng)加熱與保溫控制相結(jié)合的手段，是目前中國國內(nèi)唯一具備對整體級產(chǎn)品進行溫度與加速度復(fù)合環(huán)境試驗的研究單位。該方法是在離心機產(chǎn)品外裝配整流罩，在正式試驗前的預(yù)處理階段，通過管路向整流罩內(nèi)吹熱風(fēng)，當(dāng)溫度達到平衡后，撤離管路，啟動離心機，開始溫度-加速度復(fù)合試驗。由于整流罩內(nèi)部有保溫措施，且離心機運行時間較短，因此可以獲得一定的溫度控制效果。由于只能在離心機運行之前吹風(fēng)，所以離心機運轉(zhuǎn)過程中整流罩內(nèi)溫度必然出現(xiàn)逐漸下降的現(xiàn)象。該設(shè)備最大可實現(xiàn)離心加速度110g，承載質(zhì)量1200kg，溫度約60°C。此后國內(nèi)未看到溫度一加速度復(fù)合環(huán)境試驗技術(shù)、設(shè)備研制的相關(guān)報道。1999年，西安交通大學(xué)研制的復(fù)合試驗設(shè)備只實現(xiàn)了加速度與振動的復(fù)合，沒有考慮溫度問題。2011年，浙江大學(xué)陳子辰、何聞團隊研制了小型的五綜合環(huán)境試驗設(shè)備，可以實現(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)為:加速度0g?10g，溫度-5°C?100°C。由于其轉(zhuǎn)臂有效半徑僅lm，且承載能力只能達到1kg，最大加速度也較小。因此該設(shè)備僅可為試驗技術(shù)的研究提供支持，不能滿足武器、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國內(nèi)唯一可進行小型武器、飛行器整體級別溫度-加速度復(fù)合試驗的方法，該方法使用多年但仍存在一定缺陷。首先，在離心機啟動后，由于撤離了熱風(fēng)裝置，因此整流罩內(nèi)溫度必然會隨時間增加逐步降低，不能保持穩(wěn)定；其次，由于離心機的轉(zhuǎn)動，會明顯降低整流罩內(nèi)溫度場的均勻性；第三，由于試驗過程中沒有加熱控制措施，因此該方法無法模擬飛行過程中氣動熱導(dǎo)致試驗件溫度升高的情況。
[0007]上述缺點的根本原因就在于溫度的加載是一個離線方式，無法做到溫度控制與加速度控制同步進行，這也是本實用新型要解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種溫度控制與加速度控制能夠同步進行的溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗用輕便熱加載裝置。
[0009]本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:
[0010]一種溫度-加速度復(fù)合環(huán)境試驗用輕便熱加載裝置，包括一端開口且另一端閉口的整流罩、電加熱膜和風(fēng)扇，所述整流罩通過主體螺栓與離心機臂連接，試驗件通過臺面安裝于所述離心機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、抗拉強度高的特點；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_，其與所述離心機臂連接的主體螺栓處的厚度為10mm ;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，所述離心機臂上靠近所述試驗件的位置設(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]本實用新型的有益效果在于:
[0017]本實用新型采用電加熱膜貼裝的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)加熱，能夠通過對多個電加熱膜進行綜合控制以實現(xiàn)加速度試驗過程中的溫度控制功能，從而實現(xiàn)溫度控制與加速度控制能夠同步進行的目的，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，顯著提升了溫度一加速度復(fù)合環(huán)境試驗的模擬能力；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，可以在加速度試驗過程中實現(xiàn)恒溫、升溫等試驗條件；通過在整流罩內(nèi)部設(shè)置耐高溫的風(fēng)扇，明顯