一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置

摘要

本发明涉及一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置，其特征在于：包括安装板、锤头支座、支座连接杆、锤头；所述支座连接杆一端与所述安装板上表面可转动连接，另一端与所述锤头支座固定；所述锤头设置在所述锤头支座一端，锤头轴线与所述支座连接杆轴线垂直；还包括一端固定在所述安装板上表面的远程控制线支架，所述远程控制线支架的另一端开有支架开口；还包括一端固定在所述支座连接杆上，另一端穿过所述支架开口并继续延伸的远程控制线。本发明的耐高温落锤装置克服高温的影响，并且结构简单、规模小，使用灵活方便不会与加热系统产生干涉。

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器或其他结构受热部件在热环境下的试验领域，具体涉 及一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置。

背景技术

随着滑翔飞行器研制的不断推进，飞行器飞行的马赫数越来越高，其关 键结构的温度在气动热作用下升高幅度很大，为了研究受热结构在高温下的 动力学传递特性，必须进行受热结构在高温环境下的动响应传递特性试验， 而在热环境动响应传递特性试验中需要解决的一个难题是对高温下的试验件 进行一定量值的瞬态落锤激振，并且需要控制和测量落锤敲击试验件时的加 速度幅值和冲击时间。经查阅国内外相关专利和资料，没有与耐高温落锤装 置相关的专利和文献资料，经过调研得知，由于环境温度较高的动响应传递 特性试验的难度较大，国内外进行的此类试验很少，现有普通落锤装置的结 构形式和冲击模式比较固定，不适用于带有加热系统的动响应传递特性试验， 加热系统和落锤之间在结构上会相互干涉，并且热环境下的动响应传递特性 试验需要不同的冲击时间，这对锤头材料的要求较高，锤头的材料既要具有 较高的耐热性能还需要具有满足要求的阻尼，而现有的落锤锤头一般为金属、 尼龙和橡胶材料，针对不同的冲击时间选用不同的材料，但是尼龙和橡胶材 料不能经受高温。因此现有的落锤装置存在明显不足，不能有效完成热环境 下对试验件的瞬态落锤激振。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是提供一种采用远程控制的方式克服高温的 影响，并且结构简单、规模小，使用灵活方便不会与加热系统产生干涉的热 环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种热环境下动响应传 递特性试验的耐高温落锤装置，其特征在于：包括安装板、锤头支座、支座 连接杆、锤头；

所述支座连接杆一端与所述安装板上表面可转动连接，另一端与所述锤 头支座固定；所述锤头设置在所述锤头支座一端，锤头轴线与所述支座连接 杆轴线垂直；

还包括一端固定在所述安装板上表面的远程控制线支架，所述远程控制 线支架的另一端开有支架开口；

还包括一端固定在所述支座连接杆上，另一端穿过所述支架开口并继续 延伸的远程控制线。

还包括固定在所述锤头支座上的耐高温加速度传感器，该耐高温加速度 传感器的轴线与所述锤头轴线平行。

还包括固定在安装板上表面的轴承座，所述轴承座与支座连接杆下端活 动连接。

所述远程控制线与支座连接杆的连接位置与所述支座连接杆上端的距离 为支座连接的长度的1/3。

在所述支架开口位置可以设置滑轮装置；所述远程控制线缠绕所述滑轮 装置。

所述远程控制线上设置有长度刻度。

所述锤头为金属锤头或高温合金丝遍织成型锤头；所述高温合金丝编织 成型锤头是由高温合金丝在缠绕机上缠绕呈圆柱形的锤头。

本发明的有益效果：

（1）本发明的耐高温落锤装置在满足使用条件的要求下结构设计简单， 安装灵活方便不会与试验中的加热系统干涉，使用范围广；

（2）本发明采用远程控制力锤敲击的方式克服了高温环境带来的影响， 使操作人员能够方便操作；

（3）远程控制线上设置刻度，可以更准确的控制敲击力的大小；

（4）锤头包括金属锤头和高温合金丝遍织成型锤头，能够满足试验不同 的要求，本发明既提供了不同组尼的锤头又能克服高温对锤头的影响；

（5）锤头支座上的耐高温加速度传感器可以测量锤头在高温环境下的冲 击加速度。

附图说明

图1为本发明一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置正视 图；

图2为本发明一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置示顶 视图；

图3为本发明一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装置应用 示意图；

图4为应用本发明的耐高温落锤装置的实验过程中试验件温度变化曲线 图；

图5为应用本发明的耐高温落锤装置的大冲击实验过程中耐高温落锤装 置敲击试验件的冲击加速度曲线图；

图6为应用本发明的耐高温落锤装置的小冲击实验过程中耐高温落锤装 置敲击试验件的冲击加速度曲线图；

图中：1-支座连接杆，2-轴承座，3-内六角圆柱头螺钉，4-安装板，5-外 六角螺钉，6-远程控制线支架，7-支架开口，8-锤头支座，9-锤头，10-第一耐 高温加速度传感器，11-远程控制线，12-试验件，13-加热器，14-第二耐高温 加速度传感器，15-铸块，16-螺栓。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示本发明一种热环境下动响应传递特性试验的耐高温落锤装 置，包括支座连接杆1、轴承座2、内六角圆柱头螺钉3、安装板4、外六角 螺钉5、远程控制线支架6、支架开口7、锤头支座8、锤头9、第一耐高温 加速度传感器10、远程控制线11。

锤头9通过螺纹与锤头支座8连接，第一耐高温加速度传感器10与锤头 支座8通过螺栓连接，锤头支座8与支座连接杆1上端焊接在一起；

支座连接杆1下端与轴承座2活动连接，轴承座2与安装板4通过4个 内六角圆柱头螺钉3连接；支座连接杆1上开有连接孔，所述连接孔到所述 支座连接杆1上端的距离为支座连接1的长度的1/3；

远程控制线支架6一端通过外六角螺钉5与安装板4连接，另一端开有 支架开口7，在所述支架开口7位置可以设置滑轮装置；

远程控制线11一端与支座连接杆1上的连接孔连接，另一端穿过支架开 口7延伸到操作人员控制的位置；所述远程控制线11上设有长度刻度；

锤头9包括金属锤头和高温合金丝编织成型锤头两种；所述高温合金丝 编织成型锤头具体是由高温合金丝在缠绕机上缠绕呈圆柱形的锤头，并根据 不同试验要求编制不同硬度的锤头，为试验提供不同的冲击时间。

两种不同的锤头阻尼可以提供不同的冲击时间，以上两种材料又能克服 650℃及以上高温的影响；锤头支座8上的第一耐高温加速度传感器10可以 测量锤头9在高温环境下的冲击加速度；远程控制线11长度可调，根据环境 温度选择合适的长度，使操作人员所处位置不受高温影响，远程控制线11选 用刚度较好的金属丝，末端用软绳连接方便操作人员操作，使用远程控制线 11既能实现对力锤的控制又能将操作人员置于热环境以外，为了控制力锤敲 击的力度在远程控制线穿过支架开口的区域设置刻度，在正式试验中将力锤 拉至不同的刻度落下，锤头对试验件产生不同的冲击加速度，控制线刻度与 敲击力的关系根据预试验结果确定。

如图3所示，在试验过程中，试验件12置于在加热器13中，试验件12 上装有第二耐高温加速度传感器14；在试验件12上需要锤击的位置周围搭 装铸块15；将落锤装置的安装板4与铸块15通过螺栓16连接，安装高度能 够使锤头落下后敲击到试验件指定位置，根据试验对冲击时间的要求选择安 装不同的锤头9，然后操作人员在距离加热器13一定距离的区域拉动远程控 制线11，按从小到大的顺序依次将远程控制线11上的刻度对准支架开口7， 并落下力锤敲击，测试每一个刻度对应的落锤敲击时的加速度幅值，为正式 试验提供参考。在正式试验中再根据试验要求的冲击加速度幅值选择对应的 刻度进行落锤敲击。

将本发明的装置应用于某飞行器舱段结构在热环境下的动响应传递特性 试验，实验条件、方法及数据如下：

实验条件：

（1）试验件12温度达到650℃；

（2）试验件12边界条件为自由-自由边界；

（3）试验件12温度升高到650℃时中对试验件12进行幅值为68g和 40g、冲击时间均为6ms的瞬态激振。

将试验件12自由悬挂并安装第二耐高温加速度传感器14（测量试验件上 的动响应），然后在试验件12两边安装加热器13，在上述系统安装完毕后在 试验件12上需要激振的位置附近搭装铸块15将落锤装置的安装板4与铸块 15通过螺栓16连接，安装高度能够使锤头9落下后敲击到试验件激振位置， 根据试验对冲击时间的要求安装高温合金丝遍织成型锤头，将远程控制线11 穿过支架开口延伸至操作区域，操作人员在距离加热器12一定距离的区域拉 动远程控制线11，按从小到大的顺序依次将远程控制线11上的刻度对准支架 开口并落下力锤敲击，利用锤头支座8上的第一耐高温加速度传感器10测试 每一个刻度对应的落锤敲击时的加速度幅值，为正式试验提供参考。上述工 作准备就绪后开始启动加热器13对试验件12进行加热，试验件12温度升高 至650℃时先将远程控制线拉至50g冲击加速度幅值对应的刻度处进行落锤 敲击，然后再将远程控制线拉至20g冲击加速度幅值对应的刻度处进行落锤 敲击，在每次敲击时利用锤头支座8上的第一耐高温加速度传感器10测量锤 头9在高温环境下的冲击加速度。

图4是试验件12温度变化曲线，附图5、6是耐高温落锤装置两次敲击 的冲击加速度曲线。上述数据表明：试验件12温度达到了650℃，在高温环 境下中耐高温落锤激振装置工作正常，冲击加速度的幅值和冲击时间符合试 验条件要求。