CN104198519A - 一种飞机燃油箱点火实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机燃油箱点火实验装置及实验方法，试验装置通过加热器和增压泵对装置内温度和压力进行控制，模拟在飞机燃油箱内放置不同的防爆材料或在不同的填装方式下，威胁武器击穿油箱并产生火花后，油箱内的状态变化及油箱内火花熄灭或燃烧、爆炸；通过不同位置的温度和压力传感器记录箱内温度和压力变化，由此来测定不同飞行状态下各种防爆材料及填充方式的性能。实验装置结构简单,温度和压力传感器分别与计算机连接；通气孔与真空泵，进油口与泵，以及出油口分别与控制台的各控制按钮连接；点火装置与电源连接。根据试验测定的结果为飞机燃油箱内置材料及填充方式的选择提供依据；据其对飞机油箱进行高生存力评估。

Description

一种飞机燃油箱点火实验装置及实验方法

技术领域

本发明属于飞机燃油箱生存力设计领域,具体是一种飞机燃油箱点火实验装置及实验方法。

背景技术

在飞机的各个组成系统部件中，燃油箱是易损性最高的部件，在威胁传播物的打击下极易发生燃烧和爆炸。油箱的燃烧和爆炸会对油箱以及相邻的结构系统带来烧伤和冲击，带来严重的破坏。燃油箱防燃抑爆是提高飞机高生存力的主要内容。目前军用飞机常用的燃油箱防燃抑爆的方法可分为两类：油箱内填充防燃抑爆材料和燃油箱的惰化。油箱内填充防燃抑爆材料是指在整体或部分燃油箱中填充聚氨酯泡沫或网状铝合金材料，通过吸附油分子、吸收燃烧热和阻挡火焰等途径降低油箱起火爆炸的概率。燃油箱的惰化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。用于飞机燃油箱防护的填充材料有两种，一种为聚氨酯网状泡沫材料，另一种是网状铝合金材料。聚氨酯网状泡沫材料是在普通开孔泡沫材料的基础上采用特殊的热加工处理，使之失去泡沫的筋膜并仅剩开口的骨架，占用燃油的空间极少。网状泡沫材料的微观结构是五边形十二面体。网状泡沫材料的飞机上应用的填充形式有多种，如(a)简单直墙式、(b)中空直墙式、(c)大型中空直柱、(d)小型中空直柱、(e)实心球式、(f)空心球式、(g)蛋托式(如图5)；网状铝合金材料是将极薄的金属铝箔切缝、拉伸形成六边形网，在折叠成层后形成的三维块状物。它可被制成任意形状来进行油箱填充。现有公开的技术文献中对于防爆材料性能测定方面，公开了“一种测试阻隔防爆材料的防爆性能的装置及其测试方法”，存在局限性。其一，仅限于对在易燃易爆危化品的储蓄罐内装有的防爆材料进行性能测定，并非针对飞机的燃油箱；其二，只能测定在固定的压力和温度条件下防爆材料的性能，而对于飞机燃油箱，飞机所处的飞行任务段的不同时，油箱内压力、温度会发生相应的变化，气相空间的氧浓度也会发生变化，飞机燃油箱发生燃烧爆炸的条件也不尽相同，因而材料抑制燃烧和爆炸的能力也随着改变。对燃油箱进行的点火试验，如若用真实的飞机燃油箱进行试验，每次试验可能会毁坏一个飞机燃油系统，耗费高；对于不同型号的飞机，其燃油箱不同，需构建相应的燃油系统，耗时长。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种飞机燃油箱点火实验装置及实验方法。其模拟真实飞机燃油箱在箱体内放置不同的防爆材料，或在不同的填装方式下，威胁武器击穿油箱并产生火花后，油箱内部的状态变化以及燃油箱内火花熄灭或燃烧、爆炸；通过不同位置的温度传感器和压力传感器记录下箱内温度和压力的变化，由此数据来测定不同飞行状态下各种防爆材料及填充方式的性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括控制台、计算机，其特点在于，实验装置包括箱体、箱盖、底座、温度传感器、压力传感器、加热器、点火装置、增压泵、真空泵、密封垫,所述箱体为中空长方体结构,加热器位于箱体内底部,箱盖与箱体之间加有密封垫,箱盖与箱体通过螺栓固连,箱体两侧分别有三根角钢,且与箱体两侧底座均布,其中,箱体一侧面有三个压力传感器和三个温度传感器分别位于三根角钢与底座之间，压力传感器和温度传感器分别位于同一条直线上，压力传感器和温度传感器平行安装,箱体一侧面底部有出油口,点火装置位于箱盖上中间部位,箱盖上一侧有进油口和通气孔，箱盖上另一侧有温度传感器和导管，进油口与箱体侧面下方出油口相垂直安装。

一种应用所述飞机燃油箱点火实验装置的实验方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1.选择所需测定的防燃抑爆材料，并将材料裁剪成与实验装置匹配的形状；

步骤2.在实验装置内放置防燃抑爆材料，箱盖与箱体之间加装密封垫，且通过螺栓紧固,检测实验装置的密封性；

步骤3.关闭出油口，打开真空泵抽出实验装置内的空气直到装置内的压力达到燃油的饱和蒸汽压力值；通过增压泵与进油口向装置内注入燃油，记录所注入的燃油的体积，完成后关闭进油口；

步骤4.启动计算机及温度传感器和压力传感器；

步骤5.真空泵通过通气孔从实验装置内抽出空气直到装置内压力值达到模拟的飞机燃油箱内部压力，初始压力为1200Pa～101325Pa；通过温度控制按钮控制箱体内的加热器，加热燃油到达模拟的飞机燃油箱内部燃油温度，初始温度为27℃～148℃之间；记录实验初始时刻装置内各处的压力和温度并存储；

步骤6.点火装置进行点火，同时,温度传感器和压力传感器记录实验装置内的压力和温度的变化；

步骤7.打开出油口排放实验装置内燃油，清空燃油，打开箱盖,更换防燃抑爆材料或填充方式，重新实验。

有益效果

本发明提出的一种飞机燃油箱点火实验装置及实验方法，通过加热器和增压泵对试验装置内温度和压力进行控制，根据飞机在不同任务阶段中，因所处海拔高度和所做的机动动作的不同时燃油箱内压力和温度，来设定实验时的温度压力条件，模拟不同的飞行条件，模拟内置防燃抑爆材料的飞机燃油箱在不同飞行状态下被威胁击穿产生火花后，燃油箱内温度和压力的变化情况。根据试验测定的结果评估各种防爆材料及填充方式的性能，并选出最优的防燃抑爆材料以及填充方式，为飞机燃油箱内置材料及填充方式的选择提供依据。

实验装置通用性强，也可用于模拟燃油箱采用惰化技术后，油箱被击穿后，是否起火以及箱内压力和温度的变化情况。实验装置结构简单、消耗费用低，可进行多次实验。是研究已填充防燃抑爆材料的飞机燃油箱在碎片或弹丸撞击油箱产生火花后，燃油箱起火或爆炸条件，燃油箱内温度和压力的变化以及产生的冲击波的强弱,据其对飞机油箱进行高生存力评估。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种飞机燃油箱点火试验装置进一步的详细说明。

图1为本发明点火试验装置示意图。

图2为本发明点火试验装置剖面示意图。

图3为本发明点火试验装置部件示意图。

图4为本发明点火试验装置工作原理图。

图5为网状泡沫材料在油箱中的中空填充形式。

图中:

1.箱盖 2.进油口 3.箱体 4.角钢 5.出油口 6.导管 7.温度传感器8.点火装置 9.通气孔 10.压力传感器 11.螺孔 12.底座 13.螺栓 14.加热器15.密封垫 16.控制台 17.燃油排放控制按钮 18.压强控制按钮 19.增压泵20.真空泵 21.温度控制按钮 22.输油控制按钮 23.计算机(a)简单直墙式 (b)中空直墙式 (c)大型中空直柱 (d)小型中空直柱 (e)实心球式(f)空心球式 (g)蛋托式

具体实施方式

本实施例是一种飞机燃油箱点火实验装置及实验方法。

参阅图1～图4,本实施例飞机燃油箱点火实验装置，由箱盖1、进油口2、箱体3、角钢4、出油口5、导管6、温度传感器7、点火装置8、通气孔9、压力传感器10、螺孔11、底座12、螺栓13、加热器14、密封垫15、控制台16、增压泵19、真空泵20、燃油排放控制按钮17、压强控制按钮18、温度控制按钮21、输油控制按钮22、计算机23组成；本实施例中,箱体3为中空长方体结构,箱体3采用钢板制成，钢板厚度为5mm；箱体高度为505mm，长度为510mm，宽度为310mm。一对底座12固定在箱体3下部，底座12上各开四个螺孔11，通过底座12用螺栓将实验装置与铺设在实验室的地轨配合。箱体3一侧面底部有出油口5,箱体3两侧面分别有三根角钢4,三根角钢4与箱体3两侧底座12均布。角钢4焊接在箱体上，增加了箱体的强度。箱体3上部的两根角钢4上各开有三个螺纹孔。箱盖1的材质为钢板，其厚度为5mm；长度为510mm，宽度为390mm。箱盖1上分布有六个螺孔，箱盖1与箱体3通过螺栓13固定连接,箱盖1与箱体3之间加有密封垫15。箱体3一侧面有三个压力传感器10和三个温度传感器7分别固定在三根角钢4与底座12之间，为了记录点火时油箱各处的状态变化，压力传感器10和温度传感器7分别安装在同一条直线上，压力传感器10和温度传感器7按高度分布平行安装。箱体3内部底板中间放置加热器14，加热器14为电子陶瓷加热器，功率为500W，通过金属盒将加热器14密封在箱体内底板表面。箱盖1上一侧有进油口2和通气孔9，箱盖1上另一侧有温度传感器7和导管6，进油口2与箱体3侧面下方出油口5相垂直安装。为防止温度过高而被破坏，因此压力传感器10由导管6引出。点火装置8固定在箱盖1上中间部位,点火装置8是由应变式钢壳的铜电极组成，该电极使用聚四氟乙烯与试验箱进行电隔离。本实例中，底座12与实验室的地轨连接，出油口5与控制台16的燃油排放控制按钮17相连接，通过控制出油口5上的阀门来控制燃油排放，出油口5在平时关闭，试验结束后打开，将燃油排放入固定容器中。箱体3和箱盖1上的温度传感器7和压力传感器10分别与计算机23上相应的温度/压力测量仪连接，记录实验时所测量的数据，并以文件的形式存储在计算机23中。箱盖1上的通气孔9与真空泵20连接并接至控制台16上的压强控制按钮18；进油口2与增压泵19连接并接至控制台16上的输油控制按钮22,进油口2实验时关闭，以保证实验装置油的密封性。箱体3底部的加热器14与控制台16的温度控制按钮21相连；可将燃油加热到实验所需的燃油温度。点火装置8与电源相连。

本实施例应用飞机燃油箱点火实验装置的实验方法,包括以下步骤:

第一步，选择所需测定的防燃抑爆材料，并将材料裁剪成与实验装置匹配的形状；

第二步,在实验装置内放置防燃抑爆材料，箱盖1与箱体3之间加装密封垫15，且通过螺栓13紧固,检测实验装置的密封性；

第三步,关闭出油口5，打开真空泵20抽出实验装置内的空气直到装置内的压力达到燃油的饱和蒸汽压力值，通过进油口2向装置内注入燃油，记录所注入的燃油的体积，完成后关闭进油口5；

第四步,启动计算机23及温度传感器7和压力传感器10；

第五步,真空泵20通过通气孔9从实验装置内抽出空气直到装置内压力值达到模拟的飞机燃油箱内部压力，初始压力为1200Pa～101325Pa；通过温度控制按钮21控制箱体3内的加热器14，加热燃油到达模拟的飞机燃油箱内部燃油温度，初始温度为27℃～148℃之间；记录实验初始时刻装置内各处的压力和温度并存储；

第六步,使用点火装置8进行点火，同时,温度传感器7和压力传感器10记录实验装置内的压力和温度的变化；

第七步,打开出油口5排放实验装置内燃油，清空燃油，打开箱盖1,更换防燃抑爆材料或填充方式，重新进行实验。

Claims (2)

1.一种飞机燃油箱点火实验装置，包括控制台、计算机，其特征在于:实验装置包括箱体、箱盖、底座、温度传感器、压力传感器、加热器、点火装置、增压泵、真空泵、密封垫,所述箱体为中空长方体结构,加热器位于箱体内底部,箱盖与箱体之间加有密封垫,箱盖与箱体通过螺栓固连,箱体两侧分别有三根角钢,且与箱体两侧底座均布,其中,箱体一侧面有三个压力传感器和三个温度传感器分别位于三根角钢与底座之间，压力传感器和温度传感器分别位于同一条直线上，压力传感器和温度传感器平行安装,箱体一侧面底部有出油口,点火装置位于箱盖上中间部位,箱盖上一侧有进油口和通气孔，箱盖上另一侧有温度传感器和导管，进油口与箱体侧面下方出油口相垂直安装。

2.一种应用权利要求1所述飞机燃油箱点火实验装置的实验方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1.选择所需测定的防燃抑爆材料，并将材料裁剪成与实验装置匹配的形状；

步骤2.在实验装置内放置防燃抑爆材料，箱盖与箱体之间加装密封垫，且通过螺栓紧固,检测实验装置的密封性；

步骤3.关闭出油口，打开真空泵抽出实验装置内的空气直到装置内的压力达到燃油的饱和蒸汽压力值；通过增压泵与进油口向装置内注入燃油，记录所注入的燃油的体积，完成后关闭进油口；

步骤4.启动计算机及温度传感器和压力传感器；

步骤5.真空泵通过通气孔从实验装置内抽出空气直到装置内压力值达到模拟的飞机燃油箱内部压力，初始压力为1200Pa～101325Pa；通过温度控制按钮控制箱体内的加热器，加热燃油到达模拟的飞机燃油箱内部燃油温度，初始温度为27℃～148℃之间；记录实验初始时刻装置内各处的压力和温度并存储；

步骤6.点火装置进行点火，同时,温度传感器和压力传感器记录实验装置内的压力和温度的变化；

步骤7.打开出油口排放实验装置内燃油，清空燃油，打开箱盖,更换防燃抑爆材料或填充方式，重新实验。