多层复合热防护结构的热匹配性能测量装置

摘要

本发明公开了一种多层复合热防护结构的热匹配性能测量装置。该测量装置具有设置在基础工作台上的支撑工装，支撑工装上设置有隔热底板，待测多层复合热防护结构的承力层内套和防热隔热层外套底部平齐地贴合安装在隔热底板上，承力层内套上端连接有承力层测试拉线，防热隔热层外套的上端对应各复合材料层分别连接有防热隔热层测试拉线；承力层内套顶部开口处设置有用于封闭其内腔的隔热盖板，防热隔热层外套外周环绕套装有试验加热装置，试验加热装置的下端座落在基础工作台上。运用该测量装置可以在给定的加热条件下准确测量筒状的多层复合热防护结构各层结构之间的相对位移变化情况，为热防护结构设计提供依据。

说明书

技术领域

本发明属于热防护技术领域，具体涉及一种多层复合热防护结构 的热匹配性能测量装置。

背景技术

热防护技术是热力学技术的重要项目。目前的多层复合热防护结构 一般设计为防/隔热层与承力层等多个层结构复合而成。防/隔热层一般为 单层或多层复合材料的组合结构，承力层一般为金属材料。

由于复合材料在高温下发生复杂的物理、化学变化，且具有各向异性 的特点，很难获取其准确的高温热力学参数，故很难通过仿真计算的方法 对带复合材料防/隔热层的多层复合热防护结构进行准确的热匹配分析。 多层复合热防护结构的热匹配性能中最重要的是各层之间的相对位 移。目前，国内已有成熟技术进行相关热试验，但尚无较好测量装置 对加热过程中多层复合热防护结构的各层相对位移进行准确测量。为 此，迫切需要研究一种测量装置对多层复合热防护结构的各层之间的 相对位移进行准确测量，指导热防护结构设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层复合热防护结构的热匹配性能测量 装置。运用该测量装置可以在给定的加热条件下，准确测量筒状的多层 复合热防护结构各层结构之间的相对位移变化情况，为热防护结构设 计提供依据。

本发明提供的多层复合热防护结构的热匹配性能测量装置，用于 对筒状的多层复合热防护结构各层结构之间的相对位移变化量进行测 量，所述多层复合热防护结构包括由金属材料构成的承力层内套和由单层 复合材料或多层复合材料构成的防热隔热层外套，其特殊之处在于：

该热匹配性能测量装置具有设置在基础工作台上的支撑工装，所 述支撑工装上设置有隔热底板，所述承力层内套和防热隔热层外套底部 平齐地贴合安装在隔热底板上，所述承力层内套上端连接有承力层测试拉 线，所述防热隔热层外套的上端对应各复合材料层分别连接有防热隔热层 测试拉线；所述承力层内套顶部开口处设置有用于封闭其内腔的隔热盖 板，所述防热隔热层外套外周环绕套装有试验加热装置，所述试验加热装 置的下端座落在基础工作台上。

优选地，所述试验加热装置的上端设置有用于封闭防热隔热层外套外 侧空间的环形气流挡板。

进一步地，所述承力层测试拉线和防热隔热层测试拉线外壁上包覆有 拉线热防护套。

再进一步地，所述支撑工装、隔热底板和承力层内套之间通过连接 螺钉可拆卸式相连。

本发明的多层复合热防护结构的热匹配性能测量装置，采用加热系统 模拟热流条件对待测多层复合热防护结构进行加热，其中，

1)所述待测多层复合热防护结构的各层底部平齐地贴合安装在隔热 底板上，保证试验过程中待测多层复合热防护结构的各层结构的底部无相 对位移，连接在各层上端的测试拉线(即承力层测试拉线和防热隔热层测 试拉线)所测的位移即为各层材料的实际热位移。隔热底板置于待测多层 复合热防护结构与支撑工装之间，用于防止试验过程中待测多层复合热防 护结构的热量传递到支撑工装上，对试验结果造成影响。

2)通过在所述待测多层复合热防护结构承力层内套顶部开口处设置的 盖板，与隔热底板共同将待测多层复合热防护结构封闭，使得其内部热环 境与外部隔开，保证其内部热环境尽量与真实情况接近，检测结果精确度 更高。同时隔热盖板能阻挡试验过程中待测多层复合热防护结构内的热气 流上升对测试拉线加热，影响测试精度。

3)通过环形气流挡板来封闭防热隔热层外套外侧空间的热气流，避免 热气流上升对测试拉线加热，影响测试精度。

4)通过在测试拉线外壁上包覆拉线热防护套，更好的解决了热气 流对测试拉线的影响，保证了拉线测量精度。

附图说明

图1为本发明的多层复合热防护结构的热匹配性能测量装置的结构 示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的多层复合热防护结构的热 匹配性能测量装置做进一步详细说明。

如图1所示，一种多层复合热防护结构的热匹配性能测量装置， 用于对筒状的多层复合热防护结构各层之间的相对位移变化量进行测 量，所述多层复合热防护结构包括由金属材料构成的承力层内套B和由单 层复合材料或多层复合材料构成的防热隔热层外套A，该热匹配性能测量 装置具有设置在基础工作台10上的支撑工装3，支撑工装3上设置有 隔热底板2，承力层内套B和防热隔热层外套A底部平齐地贴合安装在隔 热底板2上，承力层内套B上端连接有承力层测试拉线8，防热隔热层外 套A的上端对应各复合材料层分别连接有防热隔热层测试拉线9；承力层 内套B顶部开口处设置有用于封闭其内腔的隔热盖板5，防热隔热层外套 A外周环绕套装有试验加热装置1，试验加热装置1的下端座落在基础工 作台10上。试验加热装置1的上端设置有用于封闭防热隔热层外套A外 侧空间的环形气流挡板6。承力层测试拉线8和防热隔热层测试拉线9外 壁上包覆有拉线热防护套7。支撑工装3、隔热底板2和承力层内套B之 间通过连接螺钉4可拆卸式相连。

试验加热装置1给多层复合热防护结构加热，盖板5隔热底板2将 多层复合热防护结构封闭，保证加热环境尽量与真实情况接近。在加 热过程中，待测多层复合热防护结构的各层结构相应发生热位移，由于 多层复合热防护结构的各层底部平齐地贴合安装在隔热底板上，各层的热 位移均发生在各层结构上端面。连接在上端面的测试拉线随试件的变 化而位移，位移之差即为多层复合热防护层与金属壳体的相对位移。