(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210664696.2 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 中国飞机强度研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子二 路3号 (72)发明人 王彬文　赵旭升　秦强　丛琳华　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 高原 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01M 99/00(2011.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 25/00(2006.01)B64F 5/60(2017.01) H05B 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置 及方法 (57)摘要 本申请属于航空飞行器结构部件的静或动 平衡的测试技术领域， 为一种空天飞机壁板结构 载荷模拟试验装置， 包括盒型夹具工装、 试验件、 热载荷加载装置和压力载荷加载装置； 通过在盒 型夹具工装内设置石英灯加热元件对试验件进 行热载荷加热试验， 石英灯加热元件与控制系统 相连， 石英灯加热元件的功率通过控制系统进行 控制， 可以有效保证石英灯加热元件的加热精 度， 并且石英灯加热元件的加热温度上限高， 实 现非接触解热， 温度载荷跟随性更好， 加热范围 更广， 能够更高效地进行热载荷加载试验。 通过 设置冲压管和抽气管来实现正压载荷和负压载 荷的施压， 通过控制 系统来控制压密封腔体内的 压力大小， 进行不同的压力载荷试验， 压力载荷 模拟精度高、 范围广。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114739821 A 2022.07.12 CN 114739821 A 1.一种空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 包括盒型夹具工装(3)、 试 验件(1)、 热 载荷加载装置和压力载荷加载装置； 所述盒型夹具工装(3)内部为 中空结构， 所述盒型夹具工装(3)上设有过渡连接板(2)， 所述试验件(1)安装于过渡连接板(2)上， 所述过渡连接板(2)、 试验件(1)与盒型夹具工装 (3)组合形成密封腔体； 所述热载荷加载装置包括石英灯加热元件(10)， 所述石英灯加热元件(10)设于密封腔 体内， 所述过渡连接板(2)为回字形结构并且过渡连接板(2)的中部开口处与密封腔 体相连 通， 所述试验 件(1)安装于过渡连接 板(2)的中部开口处； 所述压力载荷加载装置包括设于盒型夹具工装(3)上的控制系 统、 冲压管(5)、 抽气管 (7)、 测压管(6)和排气管(8)， 所述冲压管(5)、 抽气管(7)、 测压管(6)和排气管(8)均与密封 腔体连通， 所述冲压管(5)连接气源和第一进气比例阀(15)， 所述抽气管(7)连接真空泵和 抽气比例阀(17)， 所述测压管(6)连接控制压力传感器(30)， 所述排气管(8)连接第二进气 比例阀(16)和排气比例阀(18)， 所述控制压力 传感器(30)实时监测密封腔体内的压力并上 传至控制系统， 控制系统根据控制压力传感器(30)的数值控制第一进气比例阀(15)、 第二 进气比例阀(16)、 抽气比例阀(17)和排气比例阀(18)的通断； 所述试验件(1)上设有应变传感器和温度传感器， 所述盒型夹具工装(3)壁面设有与应 变传感器和温度传感器相连的测量出线接口(4)， 所述测量出线接口(4)与控制系统相连。 2.如权利要求1所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述盒型夹 具工装(3)为钢制结构， 所述 盒型夹具工装(3)包括围框(19)、 上翻边(20)、 下底板(21)和加 强筋(22)； 所述围框(19)为中空矩形结构， 所述上翻边(20)设于围框(19)的上端并且上翻 边(20)与过渡 连接板(2)相贴， 所述下底板(21)设于围框(19)的下端， 所述加强筋(22)设于 围框(19)的外侧壁上； 所述围框(19)壁厚为20m m， 上翻边(20)及下底板(21)厚度为25m m。 3.如权利要求2所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述上翻边 (20)上开设有第一密封槽(23)， 所述过渡 连接板(2)上开设有第二密封槽(2 4)， 所述第一密 封槽(23)和第二密封 槽(24)内均设有 石墨密封圈。 4.如权利要求1所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述石英灯 加热元件(10)共有 多组并且多组石英灯加热 元件(10)并排均匀设于密封腔体内。 5.如权利要求1所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述热载荷 加热装置还包括导流条(9)和气密接线柱(11)， 所述导流条(9)设于石英灯加热元件(10)的 两端， 所述气密接线柱(11)设于盒型夹具工装(3)内， 所述导流条(9)与气密接线柱(11)之 间连接有电极连接片(12)， 所述气密接线柱(11)从盒型夹具工装(3)内伸出并连接电源设 备。 6.如权利要求5所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述盒型夹 具工装(3)内部设有安装板(13)， 所述导流条(9)安装于安装板(13)上， 所述导流条(9)的外 壁设有绝 缘瓷套(14)。 7.如权利要求1所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述冲压管 (5)上连接有第一监测压力传感器(25)， 所述抽气管(7)上连接有第二监测压力传感器 (26)， 所述第一 监测压力传感器(25)和第二 监测压力传感器(26)与控制系统相连。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114739821 A 28.如权利要求1所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述测压管 (6)上还连接有精密压力表(27)和电接点压力表(28)， 所述精密压力表(27)的数值与控制 压力传感器(30)的感应数值相同， 所述电接点压力表(28)上设置上、 下限指针， 若冲压管 (5)、 抽气管(7)或排气管(8)中压力高于设定的最高值 或低于最低值， 电接点压力表(28)的 电接点连通， 向控制系统发送应急信号， 控制系统接收该信号后应急卸载。 9.如权利要求1所述的空天飞机壁板结构载荷模拟试验装置， 其特征在于： 所述排气管 (8)连接应急手阀(29)， 若压力载荷出现明显偏高或 明显偏低时， 应急手阀(29)打开并手动 排气或进气。 10.一种空天 飞机壁板结构载荷模拟试验方法， 其特 征在于： 包括， 向密封腔体充气进行正压载荷加载， 冲压管(5)与气源连接， 冲压时关闭抽气管(7)的 抽气比例阀(17)和排气管(8)的应急手阀(29)和进气比例阀， 打开冲压管(5)处的第一进气 比例阀(15)和排气管(8)处的排气比例阀(18)， 以测压管(6)处控制压力传感器(30)的读数 作为控制系统的反馈信号， 控制系统根据压力设定值与反馈信号的误差来调节第一进气比 例阀(15)和排气比例阀(18)的开度； 向密封腔体抽气进行负压载荷加载， 抽气管(7)与真空泵连接， 抽压时关闭冲压管(5) 处的第一进气比例阀(15)和排气管(8)处的第二进气比例阀(16)， 打开抽气管(7)处的抽气 比例阀(17)和排气管(8)处的第二进气比例阀(16)， 以测压管(6)处控制压力传感器(30)的 读数作为控制系统的反馈信号， 控制系统根据压力设定值与反馈信号的误差来调节抽气比 例阀(17)和第二进气比例阀(16)的开度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114739821 A 3