CN102539139A - 一种模拟飞机燃油箱受弹丸撞击的试验装置 - Google Patents

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蔡海亮
宋笔锋
石帅
葛玉雪
金朋
孙中超
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Abstract

一种模拟飞机燃油箱受弹丸撞击的试验装置，包括一对底座滑块、燃油箱、火焰传播观察箱和中空箱。一对底座滑块平行的固定在燃油箱的下表面；在燃油箱箱体顶板的泄压口上安装有承压板；在燃油箱箱体顶板上有空气/氧气分析仪、真空泵、注油口温度/压力测量仪、油箱风扇和空气/氮气注入口；在燃油箱底板中部有出油口；在燃油箱一侧安装有火焰传播观察箱；在燃油箱正面的中部安装有入射板；撞击板固定在固定架上，并且撞击板与入射板的位置重叠；在燃油箱面中部安装有出射板；内部装有填土的中空箱位于燃油箱背面。本发明能够模拟不同类型飞机的燃油箱采用氮气惰化技术后燃油箱内的火焰传播情况和状态变化，具有结构简单通用性强的特点。

Description

一种模拟飞机燃油箱受弹丸撞击的试验装置
技术领域
本发明涉及飞机燃油箱高生存力设计领域，具体是一种模拟飞机燃油箱遭受弹丸撞击的试验装置。
背景技术
在飞机的各个系统中，燃油系统的暴露面积通常占全机的50％以上，是飞机上易损性最高的系统。在该系统中，燃油箱具有最大的暴露面积和易损面积，是易损性最为突出的部件。在威胁打击下燃油箱内通常会发生燃烧或爆炸，油箱内的燃烧或爆炸对油箱及相邻的结构、系统带来烧伤和冲击，造成严重的破坏，是造成飞机在作战环境中被杀伤的最重要原因之一。
飞机燃油箱内的点火源通常来自以下几种，一是穿甲弹、导弹碎片和射弹撞击油箱壁产生的碰撞火花；一种是穿甲燃烧弹、高爆燃烧弹的燃烧火焰。燃油箱内液体燃油并不会直接燃烧，燃烧通常发生在油箱上层的无油区。燃烧或爆炸的发生与油箱上层无油区的油气浓度和氧气浓度有关，油气浓度定义为单位体积内燃油分子数量，它仅取决于燃油和油气的稳定温度，温度越高，燃油蒸汽压越大；氧气浓度定义为单位体积内氧气分子的数量，它取决于飞机的飞行高度，飞行高度越高氧气分子数量越少。氧分子数量(与高度有关)和油分子数量(与温度有关)的关系决定了燃烧爆炸的可能性，只有在油气和氧气浓度达到燃烧极限时，燃烧爆炸才会发生。
为了提高飞机在作战环境下的生存能力，需要对燃油箱采取有效的防燃抑爆措施。目前国内外最常用且已装备飞机的有油箱惰化技术，该技术是通过对油箱充入惰化气体，降低燃油和空气的混合气中氧气含量，使之处于贫氧状态，从而消除或降低着火概率，起到防燃抑爆作用，目前应用最广泛的是使用氮气惰化油箱。
为了分析飞机燃油箱在遭受金属碎片等威胁撞击下的状态变化(是否发生燃烧或爆炸)，及定量分析氮气惰化油箱技术对飞机燃油箱燃烧或爆炸的抑制效果，设计具有高作战生存力的燃油箱，必须进行飞机燃油箱的实弹射击试验研究。
进行飞机燃油箱的实弹射击试验主要存在以下问题：1、经济性差，每进行一次飞机燃油箱的实弹射击试验就要毁坏一个真实飞机的燃油系统，耗费高；2、试验专一性高，针对不同型号飞机的燃油箱试验，需要构建相应型号飞机的燃油系统，耗时长；3、结构复杂，每进行一次飞机的燃油箱实弹射击试验，就需要构建该飞机的一个完整的燃油系统，甚至该油箱附近的整个结构都需要构建，如进行机翼油箱的实弹射击试验，需要构建整个机翼，且需要进行燃油箱的多次实弹试验，不仅耗时且费用高。
发明内容
为克服现有技术中存在的耗时且费用高的不足，本发明提出了一种模拟飞机燃油箱受弹丸撞击的试验装置。
本发明包括一对底座滑块、燃油箱、火焰传播观察箱和中空箱；所述一对底座滑块平行的固定在燃油箱的下表面；燃油箱箱体顶板的中心开有泄压口，在该泄压口上安装有承压板；在所述承压板的一侧排布有空气/氧气分析仪连接螺栓、真空泵连接螺栓和注油口，在所述承压板的另一侧排布有温度/压力测量仪连接螺栓、油箱风扇和空气/氮气注入口；在燃油箱底板中部开有出油口；在燃油箱一侧的箱体中部安装有火焰传播观察箱；在燃油箱与有火焰传播观察箱的安装口相邻的表面为燃油箱的正面，在燃油箱正面的中部安装有入射板；一对固定架位于所述入射板安装口的两侧；撞击板固定在固定架上，并且撞击板与入射板的位置重叠；在燃油箱面中部安装有出射板；内部装有填土的中空箱位于燃油箱背面。
在火焰传播观察箱正面的箱体上开有观察口；在火焰传播观察箱侧面的箱体上安装有观察箱风扇。
本发明能够实现威胁武器击穿模拟飞机蒙皮的撞击板、入射板和模拟油箱壁的出射板过程中燃油箱内的状态变化，如燃油箱发生燃烧或爆炸，并通过温度/压力测量仪记录油箱内的温度和压力变化；能够模拟燃油箱在不采用惰化技术和采用氮气惰化技术后燃油箱内的火焰传播情况和状态变化，该试验装置制造费用简单，试验通用性强，可模拟不同工况下的飞机燃油箱，整体结构简单，可用于研究飞机燃油箱内氧气浓度对燃烧发生的影响，验证氮气惰化技术的效果。
本发明所描述的飞机燃油箱实弹射击实验装置在进行实验过程中，一次实验结束后可通过更换撞击板、入射板和出射板重新进行试验，从而可进行快速多次实验，是一种耗费低、通用性强、结构简单的飞机燃油箱实弹射击试验装置。
附图说明
附图1为本发明示意图
附图2为本发明油箱底部和侧部示意图
附图3为本发明燃油箱示意图。图中：
1.实弹发射装置     2.底座滑块     3.撞击板      4.入射板
5.固定支架         6.燃油箱       7.空气/氧气分析仪连接螺栓
8.真空泵连接螺栓   9.注油口       10.承压板 11.温度/压力测量仪连接螺栓
12.油箱风扇        13.空气/氮气注入口       14.中空箱     15.填土
16.火焰传播观察箱  17.观察口  18.观察箱风扇 19.出油口     20.出射板
具体实施方式
下面结合附图给出飞机燃油箱实弹射击试验装置的具体实施方式。
本实施例包括一对底座滑块2、燃油箱6、火焰传播观察箱16和中空箱14。所述一对底座滑块2平行的固定在燃油箱6的下表面，通过该底座滑块2将燃油箱6与铺设在试验室的地轨配合。燃油箱6用钢板制成，在箱体顶板的中心开有泄压口，在该泄压口上安装有承压板10。在所述承压板10的一侧排布有空气/氧气分析仪连接螺栓7、真空泵连接螺栓8和注油口9，在所述承压板10的另一侧排布有温度/压力测量仪连接螺栓11、油箱风扇12和空气/氮气注入口13，真空泵、温度/压力测量仪、空气/氮气注入装置、空气/氧气分析仪分别通过各连接螺栓固定在燃油箱6的上表面。在燃油箱6底板中部开有出油口19。在燃油箱6一侧的箱体中部开有火焰传播观察箱的安装口，火焰传播观察箱16嵌装在该安装口上。在燃油箱6与有火焰传播观察箱的安装口相邻的表面为燃油箱6的正面，在燃油箱6正面的中部开有入射板的安装口，入射板4通过螺钉固定在该安装口上。在所述入射板安装口的两侧，各安装有一个固定架5，并且两个固定架5相互平行。撞击板3的两边通过螺栓固定在各固定架5上，并且撞击板3与入射板4的位置重叠。与燃油箱6正面对称的表面为燃油箱6的背面，在所述的燃油箱6背面的中部开有出射板的安装口，出射板20通过螺钉固定在该安装口上。中空箱14位于燃油箱6背面，并且与燃油箱6之间有1m的距离；中空箱14内部装有填土15。
火焰传播观察箱16亦用钢板制成。在火焰传播观察箱16正面的箱体上开有观察口17；在火焰传播观察箱16侧面的箱体上安装有观察箱风扇18。
本实施例中，通过底座滑块2与实验室的地轨相连。所述燃油箱6下底板中央安装出油口19，出油口在平时关闭，实验结束后打开将燃油放入固定容器，避免燃油的浪费。通过顶板的连接螺栓，分别连接空气/氧气分析仪、真空泵、温度/压力测量仪；油箱风扇12通过外部电动机驱动。位于燃油箱6顶板中部的承压板10在燃油箱内压力达到一定值时破裂，以保证油箱整体结构不遭受破坏。位于燃油箱6正面和背面的入射板4和出射板20模拟飞机的油箱壁，其材料与厚度与试验飞机的燃油箱壁一致，撞击板3模拟飞机的蒙皮。通过火焰观察箱16观察油箱中火焰的传播情况。所述中空箱14位于出射板20后方，其外形大小完全覆盖整个出射板20，通过中空箱内部的填土15吸收试验用的实弹。
试验整体流程如下，首先安装入射板4、撞击板3和出射板20，通过真空泵抽取燃油箱6内的空气直到燃油箱内的压力到达燃油的饱和蒸汽压力值，然后通过燃油箱顶板的注油口9向油箱内注入燃油，通过空气/氮气注入口13向燃油箱中注入空气或氮气直到燃油箱内压力值到达要模拟的飞机燃油箱内部压力，通过空气/氧气分析仪测量燃油箱内的氧气浓度，通过油箱风扇12和观察箱风扇18使油箱内的油气和空气混合均匀。通过实弹发射装置1发射射弹，该射弹击穿撞击板、入射板和出射板，最后击入中空箱中，整个过程中通过温度/压力测量仪记录油箱内温度、压力的变化，通过火焰观察箱16中的观察口17记录燃油箱中的火焰传播情况，实验结束后通过出油口19清空油箱中残余的燃油。

Claims (2)

1.一种模拟飞机燃油箱受弹丸撞击的试验装置，其特征在于，包括一对底座滑块、燃油箱、火焰传播观察箱和中空箱；所述一对底座滑块平行的固定在燃油箱的下表面；燃油箱箱体顶板的中心开有泄压口，在该泄压口上安装有承压板；在所述承压板的一侧排布有空气/氧气分析仪连接螺栓、真空泵连接螺栓和注油口，在所述承压板的另一侧排布有温度/压力测量仪连接螺栓、油箱风扇和空气/氮气注入口；在燃油箱底板中部开有出油口；在燃油箱一侧的箱体中部安装有火焰传播观察箱；在燃油箱与有火焰传播观察箱的安装口相邻的表面为燃油箱的正面，在燃油箱正面的中部安装有入射板；一对固定架位于所述入射板安装口的两侧；撞击板固定在固定架上，并且撞击板与入射板的位置重叠；在燃油箱面中部安装有出射板；内部装有填土的中空箱位于燃油箱背面。
2.如权利要求1所述一种模拟飞机燃油箱受弹丸撞击的试验装置，其特征在于，在火焰传播观察箱正面的箱体上开有观察口；在火焰传播观察箱侧面的箱体上安装有观察箱风扇。
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