CN103017996A - 一种高量值强冲击试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种高量值强冲击试验方法属于航空机载电子设备技术领域。本发明是模拟飞机坠毁时安装在飞机上的固定式防护记录器承受高量值强冲击的一种试验方法，采用了使受试产品经受速度减小的变化而产生强冲击，更能够反映飞机坠毁时，防护记录器承受强冲击破坏的大概率工况，具有在室内的可实施性。该方法采用了高压气体介质为动力源，通过高压气体瞬间释放高压，推动受试产品在特制的导向装置内加速到规定的速度，此时，通过弹托与受试产品的分离装置将弹托与受试产品分离，受试产品单独以规定速度撞击载荷发生介质，产生规定载荷的强冲击。这种高量值强冲击试验方法的实施可解决6000g/5～8ms半正弦波以上量值的强冲击验证问题。

Description

一种高量值强冲击试验方法

技术领域

本发明专利一种高量值强冲击试验方法属于航空机载电子设备技术领域。

背景技术

随着飞机性能不断的提高，尤其是高速（飞行速度在1马赫以上）飞行的飞机，其机载环境和失效模式远比目前的民机严酷。当前，针对航空机载电子设备-固定式防护记录器的强冲击试验，遵循的是国际上通用ED-112标准中的试验要求，即：试验过程中，强冲击能量应等于或大于峰值加速度为33342m/s²(3400g)，脉宽为6.5ms的半正弦波冲击能量，冲击载荷实际波形应至少可获得3400g的峰值加速度，冲击作用时间不低于6.5ms，此冲击可以通过使防护记录器经受速度增大或减小的变化而产生。目前，根据该标准要求采用的强冲击试验方法，普遍是以受试产品经受速度增大方式产生强冲击（如图1和图2），其机理是采用空气炮试验方法，利用压缩空气的能量发射弹丸，使其达到规定的速度，与静止的受试产品（防护记录器或坠毁保护组件）进行撞击，为了实现冲击试验所规定的技术指标，需要在弹丸和受试产品之间设置具有一定动态特性的缓冲材料（目前采用的是毛毡和压缩空气的组合结构，以下称：波形发生介质），使弹丸撞击受试产品前的波形发生介质来实现3400g、6.5ms半正弦波强冲击试验指标，受试产品在加速过程中完成强冲击（如图3）。由于该方法需要通过二级传递：即弹丸撞击缓冲材料，波形发生介质作用在受试产品上，通过两次接触力的传播才能产生冲击载荷（图1），能量的传递需要通过两次接触，有一定的损失。通过该方法建立的试验设备，更换了多种波形发生材料（如毛毡类、橡胶类，泡沫类、铝复合材料等），但由于其特定的试验方法均只能达到150m/s以下的冲击能量。无法实现6000g/5～8ms以上的高能量强冲击要求。

基于以上情况，开展了高量值强冲击试验方法研究。实现抗高能量强冲击防护记录器的验证需求。

发明内容

本发明目的：是解决防护记录器6000g/5～8ms半正弦波以上量值的强冲击试验问题。

本发明的技术方案：一种高量值强冲击试验方法，主要采取以下步骤完成:

1)建立强冲击动力发生系统

a)建立提供发射动力的气源系统，主要包括气压站、气体净化装置、储气罐、控制阀、管路等，用于提供产生动力的轻质气体；

b)建立发射装置，发射装置包括高压室、反后坐装置、发射管装置和闭气装置，受试件的动力来自高压室气体，高压室气体由高压压缩机提供，当高压室的压力达到技术指标确定的值时，通过释放机构，高压气体瞬间释放，作用给受试件，此时，受试件在气体压力的推动下达到技术指标要求的初速度；

c)建立受试件导向装置，受试件导向装置由导向管和导向调节机构组成，导向管主体采用炮钢制造，长度和直径根据受试件的出口速度、膛内最大过载和受试件的外形尺寸计算获得；

d)建立弹托与受试产品的分离部分装置，在导向管的出口位置，设置弹托与受试产品的分离装置，保证受试产品到达需要的速度后，确保受试产品与弹托分离，且在分离过程中不会影响受试产品的撞击初速度和姿态；

2)建立波形发生系统

a)建立载荷波形发生介质舱，载荷波形发生介质舱用于定位安装载荷发生材料和必要的测试装置，载荷发生材料采用蜂窝铝结构材料作为受试产品的被撞击介质；

b)建立气体回收舱，气体回收舱用于回收试验过程中产生的尾气，避免气体外泄；

其特征在于，

用于飞机上的固定式防护记录器，其高量值强冲击试验采用受试产品以速度减少的方式产生高量值强冲击；

用于提供产生动力的轻质气体采用氦气、氢气或空气高压气体作为受试产品的高量值强冲击动力源；

采用蜂窝铝结构材料作为受试产品的被撞击介质，受试产品以一定的初速度撞击特定结构的蜂窝铝结构材料产生强冲击。

本发明的有益效果：通过该试验方法的实施，不但扩大了强冲击量级考核范围，解决了提高防护记录器抗强冲击的瓶颈问题，而且填补了防护记录器在的6000g/5～8ms半正弦波以上量值的试验技术空白。

附图说明

图1是速度增大方式强冲击示意图；

图2是速度增大方式强冲击原理示意图；

图3是速度增大方式强冲击试验方法构造示意图；

图4是速度减小方式强冲击示意图；

图5是速度减小方式强冲击原理示意图；

图6是速度减小方式强冲击试验方法构造示意图。

具体实施方式

本发明原理：

如图4、5所示，本发明专利所介绍的高量值强冲击试验方法，采用了使防护记录器经受速度减小的变化而产生强冲击。即，受试产品预先加速到规定的初速度，以该速度撞击特定的波形发生介质，受试产品与波形发生介质撞击接触过程中减速实现强冲击。

如图6所示，高量值强冲击试验方法主要由动力发生系统和载荷波形发生系统组成，采用高压气体（如：氦气、氢气或空气）为动力源，通过高压气体瞬间释放高压，推动受试件（包括弹托和受试产品）在特制的导向装置内加速到规定的速度，此时，通过弹托与受试产品的分离装置将弹托与受试产品分离，受试产品单独以规定速度撞击载荷发生介质，产生规定载荷的强冲击。

具体实施方式

如图6，高量值强冲击试验方法主要由动力发生系统和载荷波形发生系统组成。

1.强冲击动力发生系统

目前能够提供强冲击动力源主要是火药和高压气体。通过分析比较，高压气体相对火药其优点是控制、操作方便，安全性较高，便于管理，不受场地限制和气候的影响，可在室内实施。因此，防护记录器高量值强冲击试验方法采用高压气为动力的试验方法。基于该方法的强冲击动力发生系统主要由气源系统、发射部分、受试件导向部分和弹托与受试产品的分离部分组成。

气源系统是提供发射动力的装置，包括气压站、气体净化装置、储气罐、控制阀、管路等。气压站提供压缩气体，压缩气体可采用氦气、空气或氢气。将压缩气体注入到储气罐内，通过控制阀进入到发射部分。

发射部分包括高压室、反后坐装置、发射管装置和闭气装置。受试件的动力来自高压室气体，高压室气体由高压压缩机提供，当高压室的压力达到一定的值时（依据技术指标确定），通过释放机构，高压气体瞬间释放，作用给受试件，此时，受试件在气体压力的推动下达到足够的初速度（根据技术指标可进行计算获得）。

受试件导向部分由导向管和导向调节机构组成，导向管主体采用炮钢制造，长度和直径根据受试件的出口速度、膛内最大过载和受试件的外形尺寸计算获得。

弹托与试件的分离部分设置在导向管的出口位置，其功能是保证受试产品到达需要的速度后，确保与弹托分离，且在分离过程中不会影响受试产品的撞击初速度和姿态。

2.载荷波形发生系统

载荷波形发生系统主要包括载荷波形发生介质舱和气体回收舱。载荷波形发生介质舱用于定位安装载荷发生材料和必要的测试装置。载荷发生介质使用的材料是蜂窝铝结构材料。气体回收舱用于回收试验过程中产生的尾气，避免气体外泄。

Claims (1)

1.一种高量值强冲击试验方法，包括以下步骤:

1)建立强冲击动力发生系统

a)建立提供发射动力的气源系统，主要包括气压站、气体净化装置、储气罐、控制阀、管路等，用于提供产生动力的轻质气体；

b)建立发射装置，发射装置包括高压室、反后坐装置、发射管装置和闭气装置，受试件的动力来自高压室气体，高压室气体由高压压缩机提供，当高压室的压力达到技术指标确定的值时，通过释放机构，高压气体瞬间释放，作用给受试件，此时，受试件在气体压力的推动下达到技术指标要求的初速度；

c)建立受试件导向装置，受试件导向装置由导向管和导向调节机构组成，导向管主体采用炮钢制造，长度和直径根据受试件的出口速度、膛内最大过载和受试件的外形尺寸计算获得；

d)建立弹托与受试产品的分离部分装置，在导向管的出口位置，设置弹托与受试产品的分离装置，保证受试产品到达需要的速度后，确保受试产品与弹托分离，且在分离过程中不会影响受试产品的撞击初速度和姿态；

2)建立波形发生系统

a)建立载荷波形发生介质舱，载荷波形发生介质舱用于定位安装载荷发生材料和必要的测试装置，载荷发生材料采用蜂窝铝结构材料作为受试产品的被撞击介质；

b)建立气体回收舱，气体回收舱用于回收试验过程中产生的尾气，避免气体外泄；

其特征在于，

用于飞机上的固定式防护记录器，其高量值强冲击试验采用受试产品以速度减少的方式产生高量值强冲击；

用于提供产生动力的轻质气体采用氦气、氢气或空气高压气体作为受试产品的高量值强冲击动力源；

采用蜂窝铝结构材料作为受试产品的被撞击介质，受试产品以一定的初速度撞击特定结构的蜂窝铝结构材料产生强冲击。

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