CN102632998B - 飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台 - Google Patents

Abstract

一种飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台，通过箱体隔板将箱体内分为干燥舱和燃油箱。箱体隔板的中心有油箱开口；油箱壁板覆盖在油箱开口上。箱体端板的中心有干燥舱开口，蒙皮覆盖在干燥舱开口上。干燥舱开口与油箱开口同径且同心；干燥舱开口与油箱开口均位于箱体中心线上。通过一个或多个干燥舱阻隔板将干燥舱分成2个或2个以上的舱室。干燥舱内有干燥舱加热器、温度传感器和压力传感器，干燥舱箱盖中部有安全泄压盖。燃油箱内有燃油箱加热器，木块放置在燃油箱内。本发明能够模拟弹丸击穿飞机蒙皮、飞机油箱壁后，周围干燥舱的起火情况，并记录下干燥舱内部温度和压力的变化和干燥舱内部火焰的传播情况，具有耗费低、通用性强和使用方便的特点。

Description

飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台

技术领域

本发明涉及一种飞机油箱周围干燥舱起火模拟实验台，特别是涉及在碎片或弹丸撞击下，干燥舱起火条件、火焰传播、危害评估，对其进行高生存力评估的一种综合模拟实验台。

现有技术

现代飞机的技术集成度越来越高，造价也越来越高。一旦飞机失事，将造成重大损失，而且飞机的任务目标将无法完成。对于军用飞机，人们提出了生存力的概念。生存力是指飞机规避或承受人为敌对环境的能力。提高飞机生存力对于降低飞机武器系统损耗、维持作战飞机的数量从而保持部队战斗力具有极为重要的意义。

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。随着飞机上其他系统生存力的不断改善，固定翼飞机燃油系统对穿甲燃烧弹的易损面积在全机中所占比例已从二十世纪七十年代的25％提高到当前的75％。飞机燃油系统在受到碎片或弹丸撞击下，燃油漏入周围干燥舱，有可能发生燃烧或爆炸。研究油箱附近干舱的燃烧和爆炸原理，可以采取相对应的防燃抑爆措施，从而抑制油箱附近干燥舱的燃烧和爆炸，降低飞机因干舱燃烧和爆炸引起的作战损失，对提高飞机的作战生存力有重要意义。

燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的剧烈放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟现象。燃烧引起的爆炸指的是短时间内发生剧烈的燃烧。燃烧现象非常普遍，但发生必须具备一定的条件，通常认为燃烧必须具备三要素，即：可燃物(还原剂)，助燃物(氧化剂)和点火源。飞机燃油箱被碎片或弹丸击中，首先是击穿飞机的蒙皮，然后击穿油箱壁，燃油(可燃物)泄漏，流入周围干燥舱。在击穿飞机蒙皮和油箱壁的过程中，产生火花，在干燥舱内如果达到一定的燃烧条件，将会发生燃烧甚至爆炸。

本发明立足于飞机燃油箱遭受到碎片或弹丸的打击，重点分析弹丸引起的燃烧火花和碰撞火花所形成的点火源，研究其引发干燥舱燃烧、爆炸的条件。

发明内容

为克服现有技术中存在的在击穿飞机蒙皮和油箱壁的过程中会产生火花，以及当干燥舱内达到一定的燃烧条件，易发生燃烧甚至爆炸的不足，本发明提出了一种飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台。

本发明包括箱体、安全泄压盖、温度传感器、压力传感器、干燥舱加热器、燃油箱加热器、一个或多个干燥舱阻隔板、阻隔板底座、木块、油箱壁板和蒙皮；其中：

箱体内通过固定在箱体内壁上的箱体隔板分成干燥舱和燃油箱，其中所述干燥舱和燃油箱的体积比为1∶1.5。箱体和箱盖上有相互配合的扣锁。

在箱体隔板的几何中心有贯通的油箱开口，该油箱开口的直径为所述箱体隔板高度的1/4～1/5；油箱壁板覆盖在所述油箱开口上。

在箱体位于干燥舱一端的箱体端板的几何中心有贯通的干燥舱开口，并且该干燥舱开口与油箱开口同径且同心；蒙皮覆盖在所述干燥舱开口上；干燥舱开口与油箱开口的圆心均位于箱体中心线上。

一个或多个干燥舱阻隔板通过阻隔板底座固定在干燥舱内底板上，将干燥舱分成2个或2个以上的舱室。

干燥舱内安装有干燥舱加热器、温度传感器和压力传感器，在干燥舱底部有干燥舱阀门；在箱盖位于干燥舱中部放置有安全泄压盖；在干燥舱侧面有观察窗口。燃油箱内安装有燃油箱加热器，在燃油箱底部有燃油箱阀门；木块放置在燃油箱内。

在蒙皮与该箱体端板之间有蒙皮密封垫；通过蒙皮挡板将该蒙皮压紧并固定在该干燥舱开口上；在箱体位于干燥舱一端端板的外表面的几何中心有该箱体端板的加厚层。

在油箱壁板与箱体隔板之间有油箱壁板密封垫；通过油箱壁板挡板将油箱壁板压紧并固定在油箱开口上；在箱体隔板位于干燥舱一侧表面的几何中心有该箱体隔板的加厚层。

本发明能够模拟弹丸击穿飞机蒙皮、飞机油箱壁后，周围干燥舱的起火情况，并通过温度传感器和压力传感器分别记录下干燥舱内部温度和压力的变化，观察窗口外放置的高速相机记录下干燥舱内部火焰的传播情况。同时在干燥舱上采用的安全泄压盖保证了实验装置的安全性和可重复性。干燥舱阻隔板能够模拟飞机干燥舱存在遮挡部件的情况，使本发明具有一定的通用性。蒙皮、油箱壁板以及干燥舱阻隔板拆装方便，可以进行快速多次实验，具有耗费低、通用性强和使用方便的特点。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图

附图2是本发明剖面示意图

附图3是本发明干燥舱端板与蒙皮的连接示意图

附图4是本发明箱体隔板与油箱壁挡板的连接示意图

附图5是本发明干燥舱内部示意图

附图6是本发明干燥舱阻隔板的结构示意图

附图7是本发明的剖视图。图中：

1.干燥舱      2.燃油箱           3.箱盖            4.安全泄压盖

5.干燥舱开口  6.蒙皮螺栓         7.观察窗口        8.干燥舱阀门

9.燃油箱阀门  10.扣锁            11.温度传感器     12.压力传感器

13.油箱开口   14.干燥舱加热器    15.燃油箱加热器   16.木块

17.螺母       18.蒙皮挡板        19.蒙皮           20.蒙皮密封垫

21.阻隔板底座 22.干燥舱阻隔板    23.箱体隔板       24.油箱壁板挡板

25.油箱壁板   26.油箱壁板密封垫  27.油箱壁板螺栓   28.干燥舱阻隔板螺栓

具体实施方式

本实施例为飞机燃油箱干燥舱起火模拟实验台，包括箱体、安全泄压盖4、温度传感器11、压力传感器12、干燥舱加热器14、燃油箱加热器15、干燥舱阻隔板22和木块16。

本实施例中，箱体为钢质，其厚度为10mm，高度为500mm，长度为1250mm。箱体内通过箱体隔板23分成干燥舱1和燃油箱2，其中所述干燥舱1为一个正方体，干燥舱1和燃油箱2的体积比为1∶1.5。所述箱体隔板23焊接在箱体壁内表面，并且密封性良好，不漏油、不漏气。箱体四周分布八个扣锁10，与箱盖上相对应的扣锁10的锁钩连接在一起，将箱体的干燥舱1和燃油箱2密封。

在箱体隔板23位于干燥舱1一侧表面的几何中心有凸出的台阶面，形成了该箱体隔板23的加厚层。在所述箱体隔板23的加厚层的中心有贯通的圆形油箱开口13，该油箱开口13的直径为所述箱体隔板23高度的1/4～1/5，本实施例中，箱体隔板23的高度为500mm，油箱开口13的直径为100mm。油箱壁板25的外形尺寸以能够覆盖所述油箱开口13为宜，并通过油箱壁板挡板24将该油箱壁板25压紧固定在位于箱体隔板23的加厚层的中心的油箱开口13上；在油箱壁板25与箱体隔板23的加厚层之间有油箱壁板密封垫26。所述油箱壁板密封垫26与油箱壁板挡板24均通过油箱壁板螺栓27固定在箱体隔板23的加厚层上。

在箱体位于干燥舱一端端板的外表面的几何中心有凸出的台阶面，形成了该箱体端板的加厚层。在所述箱体端板的加厚层的中心有贯通的圆形干燥舱开口5。所述的干燥舱开口5与油箱开口13的位置相对应，并且干燥舱开口5与油箱开口13同径且同心。蒙皮19的外形尺寸以能够覆盖所述干燥舱开口5为宜，并通过蒙皮挡板18将该蒙皮19压紧固定在该干燥舱开口5上；在蒙皮19与该箱体端板的加厚层之间有蒙皮密封垫20。所述蒙皮密封垫20与蒙皮挡板18均通过蒙皮螺栓6固定在箱体端板的加厚层上。

干燥舱开口5与油箱开口13的圆心均位于箱体中心线上。

在干燥舱1内底板上固定有阻隔板底座21，并且所述阻隔板底座21根据实验要求固定在干燥舱1内底板上。干燥舱阻隔板22嵌装在阻隔板底座21上的插槽内，通过一个或多个干燥舱阻隔板22将干燥舱1分成2个或2个以上的舱室。本实施例中，仅放置了一个干燥舱阻隔板22，将干燥舱1分成了两个舱室，以模拟火焰在不同舱室中的传播。干燥舱加热器14安装在干燥舱内的底板上，并位于干燥舱阻隔板22与有干燥舱开口5的箱体端板之间，能对干燥舱均匀加热，没有具体位置要求。所述干燥舱加热器为电阻陶瓷加热器，功率500W；通过金属盒将所述干燥舱加热器密封在箱体内底板表面。在干燥舱1内一侧壁板上固定有温度传感器11和压力传感器12，并且所述的温度传感器11，分别用于测量干燥舱的温度和压力。所述的两个传感器没有具体位置要求。

在干燥舱1侧面有一个透明的观察窗口7，该观察窗口7采用钢化玻璃制成，四周与干燥舱密封。实验时，通过观察窗口7观察干燥舱1内部的起火爆炸过程。

在燃油箱内底部有一个燃油箱加热器15，位于靠近箱体隔板23的燃油箱底部。所述的燃油箱加热器15用于加热燃油箱里的燃油，控制燃油温度，以模拟燃油温度对实验结果的影响。燃油箱加热器15同样为电阻陶瓷加热器，功率为1000W，通过金属盒将所述燃油箱加热器15密封在箱体内底板表面。在实验时，在燃油箱内放置木块16，用来吸引进入油箱的弹丸，防止弹丸破坏油箱。

在干燥舱1底部有干燥舱阀门8，用于排放干燥舱内的燃油。在燃油箱2底部有燃油箱阀门9，用于排放燃油箱内的燃油。燃油实验前通过油箱上面开口直接注入。

箱盖3为矩形板，能同时盖住干燥舱1和燃油箱2并对箱体密封。在所述箱盖3位于干燥舱中部的位置有正方形开口，用于放置安全泄压盖4。安全泄压盖4放置在箱盖3上的正方形开口上。安全泄压盖4厚度本实施例中为箱盖厚度的1～2倍，即10-20mm，大小为30mm×30mm。在其他实施例中，安全泄压盖的厚度、大小以箱体所能承受压力为准，一般不超过箱体所能承受压力的1/2。在实验中，干燥舱1起火爆炸，爆炸压力超过安全泄压盖4自身重力，该安全泄压盖4将会弹起。

使用本实施例时，首先确定蒙皮、油箱壁的材料、厚度，并依此制作干燥舱蒙皮19和油箱壁板25。同时确定干燥舱内阻隔板分布情况。并制作阻隔板22。

实验时，按照实验要求在干燥舱1内部安装阻隔板22。将干燥舱阻隔板22固定在阻隔板底座21上，并通过螺母17连接在干燥舱1底部的干燥舱阻隔板螺栓28上。

将干燥舱开口5用干燥舱蒙皮19封闭；将油箱壁开口13用油箱壁板25封闭。在燃油箱后部放入木块16，用于吸引进入油箱的弹丸。按照实验要求，燃油箱2填充相应的燃油，燃油应没过油箱壁开口13，使进入油箱的弹丸一直处于燃油内部，防止燃油箱内部发生燃烧。

干燥舱和燃油箱内部布置完毕，盖上箱盖3。用箱体四周的扣锁10将箱盖锁好。干燥舱侧面透明的观察窗口7外部放置高速相机，来记录干燥舱1内部的响应。干燥舱1和燃油箱2内部的温度通过各自内部的干燥舱加热器14和燃油箱加热器15改变。温度调节到实验要求的温度。

实验开始，弹丸从干燥舱开口5和油箱壁开口13方向射入干燥舱1和燃油箱2，穿透干燥舱蒙皮19和燃油箱处油箱壁板25，在穿透油箱壁板25的过程中产生火花，燃油泄漏，可能引发燃烧，甚至爆炸。干燥舱侧面的观察窗口7外的高速相机会记录下这一过程，同时干燥舱内部的温度传感器11和压力传感器12可以记录下这个过程中温度和压力的变化。如果压力超过油箱安全限制，安全泄压盖4将会被顶起，为干燥舱泄压，起到保护实验台的目的。

实验时，实验台周围要放置灭火装置，实验结束后，进行灭火。

实验完毕，干燥舱1和燃油箱2内部的燃油可以通过干燥舱阀门8和燃油箱阀门9分别排出。

Claims (5)

1.一种飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台，其特征在于，包括箱体、安全泄压盖、温度传感器、压力传感器、干燥舱加热器、燃油箱加热器、一个或多个干燥舱阻隔板、阻隔板底座、木块、油箱壁板和蒙皮；其中：

箱体内通过固定在箱体内壁上的箱体隔板分成干燥舱和燃油箱，其中所述干燥舱和燃油箱的体积比为1：1.5；在箱体隔板的几何中心有贯通的油箱开口，该油箱开口的直径为所述箱体隔板高度的1/4～1/5；油箱壁板覆盖在所述油箱开口上；

在箱体位于干燥舱一端的箱体端板的几何中心有贯通的干燥舱开口，并且该干燥舱开口与油箱开口同径且同心；蒙皮覆盖在所述干燥舱开口上；干燥舱开口与油箱开口的圆心均位于箱体中心线上；

一个或多个干燥舱阻隔板通过阻隔板底座固定在干燥舱内底板上，将干燥舱分成2个或2个以上的舱室；

干燥舱内安装有干燥舱加热器、温度传感器和压力传感器，在干燥舱底部有干燥舱阀门；在箱盖位于干燥舱中部放置有安全泄压盖；燃油箱内安装有燃油箱加热器，在燃油箱底部有燃油箱阀门；木块放置在燃油箱内。

2.如权利要求1所述一种飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台，其特征在于，在蒙皮与该箱体端板之间有蒙皮密封垫；通过蒙皮挡板将该蒙皮压紧并固定在该干燥舱开口上；在箱体位于干燥舱一端端板的外表面的几何中心有该箱体端板的加厚层。

3.如权利要求1所述一种飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台，其特征在于，在油箱壁板与箱体隔板之间有油箱壁板密封垫；通过油箱壁板挡板将油箱壁板压紧并固定在油箱开口上；在箱体隔板位于干燥舱（1）一侧表面的几何中心有该箱体隔板的加厚层。

4.如权利要求1所述一种飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台，其特征在于，在干燥舱侧面有观察窗口。

5.如权利要求1所述一种飞机燃油箱周围干燥舱起火模拟实验台，其特征在于，箱体和箱盖上有相互配合的扣锁。

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