CN106769562B - 一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机及其模拟方法 - Google Patents
一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机及其模拟方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106769562B CN106769562B CN201611076998.9A CN201611076998A CN106769562B CN 106769562 B CN106769562 B CN 106769562B CN 201611076998 A CN201611076998 A CN 201611076998A CN 106769562 B CN106769562 B CN 106769562B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- simulation
- main cabin
- pressure
- covering
- testpieces
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
- G01N3/36—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by pneumatic or hydraulic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0001—Type of application of the stress
- G01N2203/0005—Repeated or cyclic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，包括模拟客舱、模拟蒙皮试验件、保护装置、系统控制模块和动力单元；模拟客舱用于储存给模拟蒙皮试验件增压、卸压的介质以便模拟真实的客舱受载环境；模拟蒙皮试验件用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程，模拟蒙皮试验件可以是平板或是曲面蒙皮板；保护装置用于在模拟蒙皮试验件失效时起安全保护作用；系统控制单元用于实现给模拟蒙皮试验件循环增、卸压过程并实时采集相应的数据，同时控制加、卸载的周期；动力单元用于提供循环增、卸压过程的动力。通过给密闭的模拟客舱增压、卸压，从而模拟飞机客舱(机身蒙皮)在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种增压疲劳实验机，尤其涉及一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机。
背景技术
1988年的ALOHA243航班空难事件，虽然没有造成惨重的人员伤亡，但事故背后的原因却使人们对某些现象有了更清楚的认识。NTSB对ALOHA事故进行调查后发现，这次空难事件的主要原因之一是飞机客舱蒙皮在循环均布增压载荷作用下引起机身蒙皮铆钉处的裂纹形成与扩展，最终导致空难事件的发生。某航空公司的机身蒙皮修理后，蒙皮再次出现裂纹，从而二次修理，其重要原因也是由循环均布增压载荷而引起的疲劳破坏。因此，研究飞机机身蒙皮铆钉连接处以及机身蒙皮修理区铆钉连接处在均布增压疲劳载荷作用下的裂纹扩展机理很有必要。
传统的疲劳实验机主要进行材料的拉、压、弯、扭疲劳实验，并不能模拟机身蒙皮在飞行循环中的均布增压疲劳载荷。飞机客舱体积大、增压客舱内外压差高达0.6个大气压，传统的均布增压疲劳实验环境苛刻，一般将密闭机身段放在特制水池中进行实验，实验装置复杂、成本昂贵。研究设计一台结构小巧、增压客舱内外压差为飞机巡航时压差值的小型均布增压疲劳实验机非常有必要。
发明内容
针对传统疲劳实验机的不足和现有飞机机身蒙皮均布增压疲劳实验装置的复杂性，本发明提供一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，可以模拟飞机机身蒙皮在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程，进而研究机身蒙皮在均布增压疲劳载荷作用下的裂纹扩展机理。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，包括模拟客舱、模拟蒙皮试验件、保护装置、系统控制模块和动力单元；所述模拟客舱用于储存给模拟蒙皮试验件增压、卸压的介质，以便模拟真实的客舱受载环境；所述模拟蒙皮试验件用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程；所述模拟蒙皮试验件具有下述结构形状之一：一是，带有桁梁、桁条、隔框、具有加强肋隔框中一种或多种结构的桁梁式曲面蒙皮板；二是，带有桁条、隔框和具有加强肋隔框中一种或多种结构的桁条式曲面蒙皮板；三是，带有隔框或具有加强类隔框中一种或多种结构的壳式曲面蒙皮板；所述保护装置用于在模拟蒙皮试验件失效时起安全保护作用，同时提供便于观察模拟蒙皮试验件均布增压疲劳过程的窗口；所述系统控制单元用于实现给所述模拟蒙皮试验件循环增压、卸压过程，并实时采集相应的数据，同时控制加载、卸载的周期；所述动力单元用于提供循环增压、卸压过程的动力；所述模拟客舱是一端开口的方形容器，在开口端设有一圈第一外沿板，所述第一外沿板包括与所述模拟蒙皮试验件周边相吻合的板面；所述第一外沿板上沿周向设有内外两圈的第一螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件的周边设有一圈与第一外沿板上内圈的第一螺栓孔一一对应的第二螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件通过螺栓连接安装在模拟客舱的开口端，所述模拟蒙皮试验件与所述开口端之间设有一圈密封条，所述模拟客舱与所述模拟蒙皮试验件构成一个密闭的容器，所述模拟客舱上与开口端相对的面板上设有用于连接增压、卸压管路的进气孔；所述保护装置包括一个方形框架，所述方形框架的一端为用于容纳所述模拟蒙皮试验件的敞口，所述方形框架的另一端设有钢筋网，敞口的形状是大于所述模拟蒙皮试验件的外轮廓的相似形，所述敞口设有第二外沿板，所述第二外沿板的板面形状与所述第一外沿板的外周板面的形状相吻合，所述第二外沿板上沿周向设有一圈与第一外沿板上外圈的第一螺栓孔一一对应的第三螺栓孔，所述保护装置通过螺栓连接安装在模拟客舱的开口端；所述动力单元是用于提供气动力的气泵，所述系统控制单元包括自所述气泵的排气口通过管路依次连接至模拟客舱的进气孔的过滤器、减压阀和电磁换向阀，所述电磁换向阀设有消声器，所述电磁换向阀与所述进气孔之间的管段上设有三通，所述三通分出一连接至所述电磁换向阀的控制回路，所述控制回路上包括数显压力表和直流继电器；所述过滤器用于过滤增压气体介质中的杂质以及水分；所述减压阀用于控制进入系统的压力大小；所述电磁换向阀用于控制模拟客舱的增压、卸压动作；所述消声器用于降低卸压排放空气介质时的噪音；所述数显压力表用于显示模拟客舱内压力值大小，以及输出与此压力值大小对应的电信号，所述电信号传递给所述直流继电器，在所述数显压力表与直流继电器之间设有控制组件；所述控制组件用于接收数显压力表输入的电信号，并将此信号实时显示，显示信息包括压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数；控制组件有两种构成形式，一是由数据采集控制卡和电脑组合而成，二是由PLC构成；所述数显压力表输出的电信号输入到所述控制组件；通过数显压力表输入到所述控制组件中的电信号控制所述电磁换向阀在增压位和卸压位之间切换；所述数显压力表设置一个低压用于模拟客舱在着陆时的大气压力，当模拟客舱内气体卸压到低压值时，通过所述直流继电器控制所述电磁换向阀换位至增压位，使得所述模拟客舱增压；所述数显压力表还设置一个高压用于模拟客舱在巡航时的内外压差，当模拟客舱内气体增压到高压值时，所述直流继电器控制所述电磁换向阀换位至卸压位，模拟客舱卸压；通过数显压力表和直流继电器的配合，实现模拟客舱增压、卸压循环的模拟，即模拟蒙皮试验件的循环鼓起、收缩过程。
所述第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中，每个对应的第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将保护装置与所述模拟客舱固定。
内圈的第一螺栓孔和所述第二螺栓孔中，每个对应的内圈的第一螺栓孔与第二螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将所述模拟蒙皮试验件与所述模拟客舱固定。
所述动力单元包括气动力和液动力中的一种或者是气液混合动力。
本发明一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机的模拟方法的一个技术方案是，是基于气动力的动力单元，并且包括以下步骤：
步骤一、常态下，所述电磁换向阀处于增压接通位，气泵启动，高压气体从气泵经过过滤器进入减压阀，经过电磁换向阀进入模拟客舱，实现模拟蒙皮试验件的增压膨胀；数显压力表显示的是模拟客舱中的实时压力，并将此压力值转化为相应的电信号输入到控制组件；当模拟客舱内的压力达到数显压力表设置的峰值压力时，控制组件控制直流继电器指示电磁换向阀转向卸压接通位，模拟客舱开始卸压并实现模拟蒙皮试验件的收缩，从而保证模拟客舱中峰值压力为巡航时客舱内外压差值；
步骤二、电磁换向阀处于卸压接通位时，在电磁换向阀处截断气体的供应以停止增压，另外，模拟客舱中的高压气体在内外压差作用下经过电磁换向阀排入到大气中，同时消声器吸收排气时的噪声，当模拟客舱中的压力与数显压力表设置的最小压力相同时，模拟客舱停止卸压，同时，控制组件控制直流继电器指示电磁换向阀转向增压接通位，开始给模拟客舱增压；
步骤三、循环执行上述步骤一和步骤二过程中，电磁换向阀不断换位，从而交替地给模拟客舱增压和卸压，实现模拟蒙皮试验件的循环鼓起、收缩过程，同时保护装置实时安全防护；与此同时，所述控制组件上显示压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数、循环周期时间，并以此循环周期时间为参照，通过控制组件控制高压或低压保持时间，最终达到改变循环周期时间；如此循环，便可达到模拟飞机起飞、巡航、降落过程中客舱增压、降压的均布增压疲劳过程，从而进行模拟客舱蒙皮均布增压疲劳实验。
本发明一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机的模拟方法的另一种技术方案是，基于气动力的动力单元，所述电磁换向阀与三通之间设有比例阀，所述比例阀用于调节增压空气介质的流量大小，控制增压、卸压的频率，进而改变增压、卸压循环周期时间；所述控制组件的显示信息还包括循环周期时间，并根据周期时间信号来调节高压或低压保持时间以控制周期时间。并且包括以下步骤：
步骤一，常态下，电磁换向阀处于增压接通位，气泵启动，高压气体从气泵经过过滤器进入减压阀，经过电磁换向阀及比例阀进入模拟客舱，实现模拟蒙皮试验件的增压膨胀；数显压力表显示的是模拟客舱中的实时压力，并将此压力值转化为相应的电信号输入到控制组件中，当模拟客舱内的压力达到数显压力表设置的峰值压力时，控制组件控制直流继电器指示电磁换向阀转向卸压接通位，模拟客舱开始卸压并实现模拟蒙皮试验件的收缩，从而保证模拟客舱中峰值压力为巡航时客舱内外压差值；
步骤二，电磁换向阀处于卸压接通位时，在电磁换向阀处截断气体的供应以停止增压；另外，模拟客舱中的高压气体在内外压差的作用下经过电磁换向阀排入到大气中，同时消声器吸收排气时的噪声，当模拟客舱中的压力与数显压力表设置的最小压力相同时，模拟客舱停止卸压，同时，控制组件控制直流继电器指示电磁换向阀转向增压接通位，模拟客舱开始增压；
步骤三，循环执行上述步骤一和步骤二过程中，电磁换向阀不断换位，从而交替地给模拟客舱增压和卸压，实现模拟蒙皮试验件的循环鼓起、收缩过程，同时保护装置实时安全防护；与此同时，控制组件上显示压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数、循环周期时间，以此循环周期时间为参照，通过控制组件控制比例阀，进而调节气体流量大小，最终达到改变循环周期时间。如此循环，便可达到模拟飞机起飞、巡航、降落过程中客舱增压、降压的均布增压疲劳过程，从而进行模拟客舱蒙皮均布增压疲劳实验。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
传统的疲劳实验机只能进行拉、压、弯、扭疲劳实验，而不能模拟机身蒙皮在飞行循环中的均布疲劳载荷。本发明机身蒙皮均布增压疲劳实验机提供了一个四周封闭且只留一面开口的中空容器，容器开口端安装模拟蒙皮试验件以形成密闭容器。通过给密闭容器增压、卸压，从而模拟飞机客舱(机身蒙皮)在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程。
附图说明
图1-1是本发明中螺栓连接成型的模拟客舱的侧视图；
图1-2是图1-1所示模拟客舱的立体示意图；
图2-1是本发明中焊接连接成型的模拟客舱的侧视图；
图2-2是图2-1所示模拟客舱的立体示意图；
图3-1是本发明中铸造一体成型的模拟客舱的正面方向的立体示意图；
图3-2是图3-1所示模拟客舱的背面方向的立体示意图；
图3-3是图3-1所示模拟客舱的主视图；
图3-4是图3-1所示模拟客舱的俯视图；
图3-5是模拟客舱、曲面模拟蒙皮试验件和保护装置的装配图；
图3-6是模拟客舱、带有隔框的曲面模拟蒙皮试验件和保护装置的装配图；
图4是本发明中曲面模拟蒙皮试验件的一面局部视图；
图5是本发明中桁条式曲面模拟蒙皮试验件的一面局部视图；
图6-1是本发明中与平面模拟蒙皮试验件相配的保护装置的侧视图；
图6-2是图6-1所示保护装置的立体示意图；
图7-1是本发明机身蒙皮均布增压疲劳实验机实施例1结构示意图；
图7-2是图7-1所示机身蒙皮均布增压疲劳实验机控制流程图；
图8-1是本发明机身蒙皮均布增压疲劳实验机实施例2结构示意图；
图8-2是图8-1所示机身蒙皮均布增压疲劳实验机控制流程图。
图中：1-模拟客舱，2-模拟蒙皮试验件，3-保护装置，4-气泵，5-过滤器，6-减压阀，7-消声器，8-电磁换向阀，9-比例阀，10-数显压力表，11-控制组件，12-直流继电器，13-第一外沿板，14-内圈的第一螺栓孔，15-外圈的第一螺栓孔，17-开口端相对的面板，18-进气孔，19-钢筋网，20-第二外沿板，21-第三螺栓孔，22-隔框。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明提出的一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，如图7-1所示，包括模拟客舱1、模拟蒙皮试验件2、保护装置3、系统控制模块和动力单元。
所述模拟客舱1用于储存给模拟蒙皮试验件2增压、卸压的介质，以便模拟真实的客舱受载环境；
所述模拟蒙皮试验件2用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程；所述模拟蒙皮试验件2具有下述结构形状之一：一是，带有桁梁、桁条、隔框、具有加强肋隔框中一种或多种结构的桁梁式曲面蒙皮板；二是，带有桁条、隔框和具有加强肋隔框中一种或多种结构的桁条式曲面蒙皮板；三是，带有隔框或具有加强类隔框中一种或多种结构的壳式曲面蒙皮板，图4示出了曲面蒙皮板，图5示出了带有隔框22的曲面蒙皮板。
所述保护装置用于在模拟蒙皮试验件2失效时起安全保护作用，同时提供便于观察模拟蒙皮试验件2均布增压疲劳过程的网格式窗口；所述系统控制单元用于实现给所述模拟蒙皮试验件2循环增压、卸压过程，并实时采集相应的数据，同时控制加载、卸载的周期；所述动力单元用于提供循环增压、卸压过程的动力。
所述模拟客舱1是一端开口的方形容器，可以是采用螺栓将板材连接而成，如图1-1和图1-2所示，使用五块方形钢板通过螺栓连接形成一端开口的方形容器，各方板连接处都安装密封条，模拟客舱1成型后，其开口端四周需安装一圈密封条，从而使得在开口端安装模拟蒙皮试验件后，形成一个密闭的容器。也可以是由板材焊接而成，如图2-1和图2-2所示。还可以采用铸造式一体成型，使用铸造工艺一次性形成带有加强筋的一端开口的方形容器，如图3-1、图3-2、图3-3、图3-4和图3-5所示。在方形容器的开口端设有一圈第一外沿板13，所述第一外沿板13上包括与所述模拟蒙皮试验件2周边板面相吻合的板面，如图3-1所示；所述第一外沿板13上沿周向设有内外两圈的第一螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件2的周边设有一圈与第一外沿板13上内圈的第一螺栓孔14一一对应的第二螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件2通过螺栓连接安装在模拟客舱1的开口端，所述模拟蒙皮试验件2与所述开口端之间设有一圈密封条，所述模拟客舱1与所述模拟蒙皮试验件2构成一个密闭的容器，如图3-5和图3-6所示，所述模拟客舱1上与开口端相对的面板17上设有用于连接增压、卸压管路的进气孔18。
所述保护装置3包括一个方形框架，所述方形框架的一端为用于容纳所述模拟蒙皮试验件2的敞口，所述方形框架的另一端设有钢筋网19，如图6-1和图6-2所示，敞口的形状是大于所述模拟蒙皮试验件2的外轮廓的相似形，所述敞口设有第二外沿板20，所述第二外沿板20的板面形状与所述第一外沿板13的外周板面的形状相吻合，所述第二外沿板20上沿周向设有一圈与第一外沿板13上外圈的第一螺栓孔15一一对应的第三螺栓孔21，所述保护装置3通过螺栓连接安装在模拟客舱1的开口端，所述第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中，每个对应的第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将保护装置3与所述模拟客舱1固定；所述内圈的第一螺栓孔和所述第二螺栓孔中，每个对应的内圈的第一螺栓孔与第二螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将所述模拟蒙皮试验件2与所述模拟客舱1固定；如图3-5和图3-6所示。
所述动力单元是用于提供气动力的气泵4，所述系统控制单元包括自所述气泵4的排气口通过管路依次连接至模拟客舱1的进气孔的过滤器5、减压阀6和电磁换向阀8，所述电磁换向阀8设有消声器7，所述电磁换向阀8与所述进气孔之间的管段上设有三通，所述三通分出一连接至所述电磁换向阀8的控制回路，所述控制回路上包括数显压力表10和直流继电器12。
所述过滤器5用于过滤增压气体介质中的杂质以及水分；所述减压阀6用于控制进入系统的压力大小；所述电磁换向阀8用于控制模拟客舱1的增压、卸压动作；所述消声器7用于降低卸压排放空气介质时的噪音；所述数显压力表10用于显示模拟客舱1内压力值大小，以及输出与此压力值大小对应的电信号，所述电信号传递给所述直流继电器12。
在所述数显压力表10与直流继电器12之间设有控制组件11；所述控制组件11用于接收数显压力表10输入的电信号，并将此信号实时显示，显示信息包括压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数；控制组件11有两种构成形式，一是由数据采集控制卡和电脑组合而成，二是由PLC构成；所述数显压力表10输出的电信号输入到所述控制组件11；通过数显压力表10输入到所述控制组件11中的电信号控制所述电磁换向阀8在增压位和卸压位之间切换；所述数显压力表10设置一个低压用于模拟客舱1在着陆时的大气压力，当模拟客舱1内气体卸压到低压值时，通过所述直流继电器12控制所述电磁换向阀8换位至增压位，使得所述模拟客舱1增压；所述数显压力表10还设置一个高压用于模拟客舱1在巡航时的内外压差，当模拟客舱1内气体增压到高压值时，所述直流继电器12控制所述电磁换向阀8换位至卸压位，模拟客舱1卸压；通过数显压力表10和直流继电器12的配合，实现模拟客舱1增压、卸压循环的模拟，即模拟蒙皮试验件2的循环鼓起、收缩过程。
本发明中，所述动力单元包括气动力和液动力中的一种或者是气液混合动力。
本发明中提出的均布增压疲劳实验机，可以模拟飞机机身蒙皮在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程，可以模拟机身蒙皮在均布增压疲劳载荷作用下的失效机理。
本发明中，所述模拟蒙皮试验件2可以使用完整的未受损的铝合金蒙皮，并在该蒙皮板四周开有通孔(即在蒙皮板周边设有一圈与模拟客舱1方形容器外沿板13上内圈的第一螺栓孔14一一对应的第二螺栓孔)，并通过螺栓连接到模拟客舱1上，形成一个密闭的容器，如图3-5所示。如图6-1和图6-2所示，本发明中的保护装置3，其中一个开口端四周开有通孔并通过螺栓连接在模拟客舱上，如图3-5所示，用于在试验件失效时，起安全保护作用；为了便于观察模拟蒙皮试验件在均布增压循环过程中，蒙皮循环鼓起、收缩及其损伤情况，在另一开口端安装钢筋网19，从而实现在不影响防护强度的条件下观察模拟蒙皮试验件在增压和卸压过程中的外形变化和损伤情况。
如图7-2所示，基于气动力的动力单元，采用上述机身蒙皮均布增压疲劳实验机实现模拟，所述机身蒙皮均布增压疲劳实验机包括模拟客舱1，模拟蒙皮试验件2，保护装置3，气泵4，过滤器5，减压阀6，消声器7，电磁换向阀8，数显压力表10、控制组件11和直流继电器12；可以模拟飞机机身蒙皮在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程，可以模拟机身蒙皮在均布增压疲劳载荷作用下的失效机理。
常态下，电磁换向阀8处于右位接通位(即增压位，图7-1中的实线路线)，且模拟客舱1中的初始压力为零。数显压力表10监测模拟客舱1中的压力，并通过控制组件11显示实时圧力曲线。同时，数显压力表10可以设置两个压力值，一是最大值即飞机巡航时客舱所承受的最大内外压差值，二是最小值即飞机停在地面时的外界压力值。
增压过程：电源启动并给所有用电器件供电，同时气泵4启动，高压气体从气泵4出来，经过过滤器5、减压阀6、电磁换向阀8后进入模拟客舱1，实现模拟客舱1的增压。
卸压过程：当控制组件11显示的压力等于数显压力表10设置的最大压力时，控制组件11便控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向左位接通位(即卸压位，图7-1中的虚线路线)。此时，从气泵4出来的高压气体在电磁换向阀8左位处被截断，并且模拟客舱1中的高压气体进入电磁换向阀8进行卸压。
循环实现：在卸压过程中，当控制组件11显示的压力等于数显压力表10设置的最小压力时，控制组件11便控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向右位接通位(即增压位，图7-1中的实线路线)，开始增压。
周期控制：通过数显压力表10的反馈，控制组件11也可以显示增压、卸压循环周期时间，以此卸压时间为依据，通过控制组件11控制卸压时间，进而改变增压、卸压的循环时间。
实现模拟过程的具体步骤如下：
步骤一、常态下，所述电磁换向阀8处于增压接通位，气泵4启动，高压气体从气泵4经过过滤器5进入减压阀6，经过电磁换向阀8进入模拟客舱1，实现模拟蒙皮试验件2的增压膨胀；数显压力表10显示的是模拟客舱1中的实时压力，并将此压力值转化为相应的电信号输入到控制组件11；当模拟客舱1内的压力达到数显压力表10设置的峰值压力时，控制组件11控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向卸压接通位，模拟客舱1开始卸压并实现模拟蒙皮试验件2的收缩，从而保证模拟客舱1中峰值压力为巡航时客舱内外压差值。
步骤二、电磁换向阀8处于卸压接通位时，在电磁换向阀8处截断气体的供应以停止增压，另外，模拟客舱1中的高压气体在内外压差作用下经过电磁换向阀8排入到大气中，同时消声器7吸收排气时的噪声，当模拟客舱1中的压力与数显压力表10设置的最小压力相同时，模拟客舱1停止卸压，同时，控制组件11控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向增压接通位，开始给模拟客舱1增压。
步骤三、循环执行上述步骤一和步骤二过程中，电磁换向阀8不断换位，从而交替地给模拟客舱1增压和卸压，实现模拟蒙皮试验件2的循环鼓起、收缩过程，同时保护装置3实时安全防护；与此同时，所述控制组件11上显示压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数、循环周期时间，并以此循环周期时间为参照，通过控制组件控制高压或低压保持时间，最终达到改变循环周期时间；如此循环，便可达到模拟飞机起飞、巡航、降落过程中客舱增压、降压的均布增压疲劳过程，从而进行模拟客舱蒙皮均布增压疲劳实验。
如图8-1所示，本发明中还提出了具有比例阀的机身蒙皮均布增压疲劳实验机，及在图7-1所示的基本结构的基础上在所述电磁换向阀8与三通之间设有比例阀9，所述比例阀9用于调节增压空气介质的流量大小，控制增压、卸压的频率，进而改变增压、卸压循环周期时间；所述控制组件11的显示信息还包括循环周期时间，并根据周期时间信号来调节高压或低压保持时间以控制周期时间。
如图8-2所示，具有比例阀的机身蒙皮均布增压疲劳实验机的模拟过程与上述基本结构的模拟过程也基本相同，不同仅在于：
控制组件11一方面根据接收到的数显压力表10的信号的大小通过直流继电器12来控制电磁换向阀8的换向，另一方面根据周期时间信号来调节比例阀9以控制周期时间。
另外，在增加、卸压和循环过程中也有不同，具体过程如下：
增压过程：电源启动并给所有用电器件供电，同时气泵4启动，高压气体从气泵4出来，经过过滤器5、减压阀6、电磁换向阀8、比例阀9后进入模拟客舱1，实现模拟客舱1的增压。
卸压过程：当控制组件11显示的压力等于数显压力表12设置的最大压力时，控制组件11便控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向左位接通位(即卸压位，图8-2中的虚线路线)。此时，从气泵4出来的高压气体在电磁换向阀8左位处被截断，并且模拟客舱1中的高压气体经过比例阀9进入电磁换向阀8进行卸压。
循环实现：在卸压过程中，当控制组件11显示的压力等于数显压力表10设置的最小压力时，控制组件11便控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向右位接通位(即增压位，图8-2中实线路线)，开始增压。
周期控制：通过数显压力表12的反馈，控制组件11也可以显示增压、卸压循环周期时间，以此时间为依据，可以人为的通过控制组件控制比例阀9来调节气体流量大小，进而改变增压、卸压的循环时间。
实现模拟过程的具体步骤如下：
步骤一，常态下，电磁换向阀8处于增压接通位，气泵4启动，高压气体从气泵4经过过滤器5进入减压阀6，经过电磁换向阀8及比例阀9进入模拟客舱1，实现模拟蒙皮试验件2的增压膨胀；数显压力表10显示的是模拟客舱1中的实时压力，并将此压力值转化为相应的电信号输入到控制组件11中，当模拟客舱1内的压力达到数显压力表10设置的峰值压力时，控制组件11控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向卸压接通位，模拟客舱1开始卸压并实现模拟蒙皮试验件2的收缩，从而保证模拟客舱1中峰值压力为巡航时客舱内外压差值；
步骤二，电磁换向阀8处于卸压接通位时，在电磁换向阀8处截断气体的供应以停止增压；另外，模拟客舱8中的高压气体在内外压差的作用下经过电磁换向阀8排入到大气中，同时消声器7吸收排气时的噪声，当模拟客舱1中的压力与数显压力表10设置的最小压力相同时，模拟客舱1停止卸压，同时，控制组件11控制直流继电器12指示电磁换向阀8转向增压接通位，模拟客舱1开始增压；
步骤三，循环执行上述步骤一和步骤二过程中，电磁换向阀8不断换位，从而交替地给模拟客舱1增压和卸压，实现模拟蒙皮试验件2的循环鼓起、收缩过程，同时保护装置3实时安全防护；与此同时，控制组件11上显示压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数、循环周期时间，以此循环周期时间为参照，通过控制组件11控制比例阀9，进而调节气体流量大小，最终达到改变循环周期时间；如此循环，便可达到模拟飞机起飞、巡航、降落过程中客舱增压、降压的均布增压疲劳过程，从而进行模拟客舱蒙皮均布增压疲劳实验。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，无论是在液压、气动、混合动力方面的改变，系统控制方式的改变还是在模拟蒙皮试验件(如平板式)、模拟客舱结构形式(如图1-1、图1-2和图2-1及图2-2所示的适用于平板式模拟蒙皮试验件的结构)方面的改变，这些改变也应视为本发明的保护范围，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，其特征在于：包括模拟客舱(1)、模拟蒙皮试验件(2)、保护装置(3)、系统控制模块和动力单元；
所述模拟客舱用于储存给模拟蒙皮试验件(2)增压、卸压的介质，以便模拟真实的客舱受载环境；
所述模拟蒙皮试验件(2)用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程；
所述模拟蒙皮试验件(2)具有下述结构形状之一：一是，带有桁梁、桁条、隔框、具有加强肋隔框中一种或多种结构的桁梁式曲面蒙皮板；二是，带有桁条、隔框和具有加强肋隔框中一种或多种结构的桁条式曲面蒙皮板；三是，带有隔框或具有加强类隔框中一种或多种结构的壳式曲面蒙皮板；
所述保护装置用于在模拟蒙皮试验件(2)失效时起安全保护作用，同时提供便于观察模拟蒙皮试验件(2)均布增压疲劳过程的窗口；
所述系统控制单元用于实现给所述模拟蒙皮试验件(2)循环增压、卸压过程，并实时采集相应的数据，同时控制加载、卸载的周期；
所述动力单元用于提供循环增压、卸压过程的动力；
所述模拟客舱(1)是一端开口的方形容器，在开口端设有一圈第一外沿板(13)，所述第一外沿板(13)包括与所述模拟蒙皮试验件(2)周边相吻合的板面；所述第一外沿板(13)上沿周向设有内外两圈的第一螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件(2)的周边设有一圈与第一外沿板(13)上内圈的第一螺栓孔(14)一一对应的第二螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件(2)通过螺栓连接安装在模拟客舱(1)的开口端，所述模拟蒙皮试验件(2)与所述开口端之间设有一圈密封条，所述模拟客舱(1)与所述模拟蒙皮试验件(2)构成一个密闭的容器，所述模拟客舱(1)上与开口端相对的面板(17)上设有用于连接增压、卸压管路的进气孔(18)；
所述保护装置(3)包括一个方形框架，所述方形框架的一端为用于容纳所述模拟蒙皮试验件(2)的敞口，所述方形框架的另一端设有钢筋网(19)，敞口的形状是大于所述模拟蒙皮试验件(2)的外轮廓的相似形，所述敞口设有第二外沿板(20)，所述第二外沿板(20)的板面形状与所述第一外沿板(13)的外周板面的形状相吻合，所述第二外沿板(20)上沿周向设有一圈与第一外沿板(13)上外圈的第一螺栓孔(15)一一对应的第三螺栓孔(21)，所述保护装置(3)通过螺栓连接安装在模拟客舱(1)的开口端；
所述系统控制单元包括与所述动力单元通过管路依次连接至模拟客舱(1)的进气孔的过滤器(5)、减压阀(6)和电磁换向阀(8)，所述电磁换向阀(8)设有消声器(7)，所述电磁换向阀(8)与所述进气孔之间的管段上设有三通，所述三通分出一连接至所述电磁换向阀(8)的控制回路，所述控制回路上包括数显压力表(10)和直流继电器(12)；
所述过滤器(5)用于过滤增压气体介质中的杂质以及水分；
所述减压阀(6)用于控制进入系统的压力大小；
所述电磁换向阀(8)用于控制模拟客舱(1)的增压、卸压动作；
所述消声器(7)用于降低卸压排放空气介质时的噪音；
所述数显压力表(10)用于显示模拟客舱(1)内压力值大小，以及输出与此压力值大小对应的电信号，所述电信号传递给所述直流继电器(12)，
在所述数显压力表(10)与直流继电器(12)之间设有控制组件(11)；所述控制组件(11)用于接收数显压力表(10)输入的电信号，并将此信号实时显示，显示信息包括压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数；控制组件(11)有两种构成形式，一是由数据采集控制卡和电脑组合而成，二是由PLC构成；所述数显压力表(10)输出的电信号输入到所述控制组件(11)；通过数显压力表(10)输入到所述控制组件(11)中的电信号控制所述电磁换向阀(8)在增压位和卸压位之间切换；
所述数显压力表(10)设置一个低压用于模拟客舱(1)在着陆时的大气压力，当模拟客舱(1)内气体卸压到低压值时，通过所述直流继电器(12)控制所述电磁换向阀(8)换位至增压位，使得所述模拟客舱(1)增压；所述数显压力表(10)还设置一个高压用于模拟客舱(1)在巡航时的内外压差，当模拟客舱(1)内气体增压到高压值时，所述直流继电器(12)控制所述电磁换向阀(8)换位至卸压位，模拟客舱(1)卸压；通过数显压力表(10)和直流继电器(12)的配合，实现模拟客舱(1)增压、卸压循环的模拟，即模拟蒙皮试验件(2)的循环鼓起、收缩过程。
2.根据权利要求1所述一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，其特征在于，所述电磁换向阀(8)与三通之间设有比例阀(9)，所述比例阀(9)用于调节增压空气介质的流量大小，控制增压、卸压的频率，进而改变增压、卸压循环周期时间；所述控制组件(11)的显示信息还包括循环周期时间，并根据周期时间信号来调节高压或低压保持时间以控制周期时间。
3.根据权利要求1或2所述的机身蒙皮均布增压疲劳实验机，其特征在于，所述第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中，每个对应的第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将保护装置(3)与所述模拟客舱(1)固定。
4.根据权利要求1或2所述一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，其特征在于，所述内圈的第一螺栓孔和所述第二螺栓孔中，每个对应的内圈的第一螺栓孔与第二螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将所述模拟蒙皮试验件(2)与所述模拟客舱(1)固定。
5.根据权利要求1或2所述一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机，其特征在于，所述动力单元包括气动力和液动力中的一种或者是气液混合动力。
6.一种如权利要求1所述机身蒙皮均布增压疲劳实验机的模拟方法，其特征在于：基于气动力的动力单元，所述动力单元采用气泵(4)，并且包括以下步骤：
步骤一、常态下，所述电磁换向阀(8)处于增压接通位，气泵(4)启动，高压气体从气泵(4)经过过滤器(5)进入减压阀(6)，经过电磁换向阀(8)进入模拟客舱(1)，实现模拟蒙皮试验件(2)的增压膨胀；数显压力表(10)显示的是模拟客舱(1)中的实时压力，并将此压力值转化为相应的电信号输入到控制组件(11)；当模拟客舱(1)内的压力达到数显压力表(10)设置的峰值压力时，控制组件(11)控制直流继电器(12)指示电磁换向阀(8)转向卸压接通位，模拟客舱(1)开始卸压并实现模拟蒙皮试验件(2)的收缩，从而保证模拟客舱(1)中峰值压力为巡航时客舱内外压差值；
步骤二、电磁换向阀(8)处于卸压接通位时，在电磁换向阀(8)处截断气体的供应以停止增压，另外，模拟客舱(1)中的高压气体在内外压差作用下经过电磁换向阀(8)排入到大气中，同时消声器(7)吸收排气时的噪声，当模拟客舱(1)中的压力与数显压力表(10)设置的最小压力相同时，模拟客舱(1)停止卸压，同时，控制组件(11)控制直流继电器(12)指示电磁换向阀(8)转向增压接通位，开始给模拟客舱(1)增压；
步骤三、循环执行上述步骤一和步骤二过程中，电磁换向阀(8)不断换位，从而交替地给模拟客舱(1)增压和卸压，实现模拟蒙皮试验件(2)的循环鼓起、收缩过程，同时保护装置(3)实时安全防护；与此同时，所述控制组件(11)上显示压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数、循环周期时间，并以此循环周期时间为参照，通过控制组件控制高压或低压保持时间，最终达到改变循环周期时间；如此循环，便可达到模拟飞机起飞、巡航、降落过程中客舱增压、降压的均布增压疲劳过程，从而进行模拟客舱蒙皮均布增压疲劳实验。
7.一种如权利要求2所述机身蒙皮均布增压疲劳实验机的模拟方法，其特征在于：基于气动力的动力单元，所述动力单元采用气泵(4)，并且包括以下步骤：
步骤一，常态下，电磁换向阀(8)处于增压接通位，气泵(4)启动，高压气体从气泵(4)经过过滤器(5)进入减压阀(6)，经过电磁换向阀(8)及比例阀(9)进入模拟客舱(1)，实现模拟蒙皮试验件(2)的增压膨胀；数显压力表(10)显示的是模拟客舱(1)中的实时压力，并将此压力值转化为相应的电信号输入到控制组件(11)中，当模拟客舱(1)内的压力达到数显压力表(10)设置的峰值压力时，控制组件(11)控制直流继电器(12)指示电磁换向阀(8)转向卸压接通位，模拟客舱(1)开始卸压并实现模拟蒙皮试验件(2)的收缩，从而保证模拟客舱(1)中峰值压力为巡航时客舱内外压差值；
步骤二，电磁换向阀(8)处于卸压接通位时，在电磁换向阀(8)处截断气体的供应以停止增压；另外，模拟客舱(8)中的高压气体在内外压差的作用下经过电磁换向阀(8)排入到大气中，同时消声器(7)吸收排气时的噪声，当模拟客舱(1)中的压力与数显压力表(10)设置的最小压力相同时，模拟客舱(1)停止卸压，同时，控制组件(11)控制直流继电器(12)指示电磁换向阀(8)转向增压接通位，模拟客舱(1)开始增压；
步骤三，循环执行上述步骤一和步骤二过程中，电磁换向阀(8)不断换位，从而交替地给模拟客舱(1)增压和卸压，实现模拟蒙皮试验件(2)的循环鼓起、收缩过程，同时保护装置(3)实时安全防护；与此同时，控制组件(11)上显示压力实时变化曲线、增压和卸压循环次数、循环周期时间，以此循环周期时间为参照，通过控制组件(11)控制比例阀(9)，进而调节气体流量大小，最终达到改变循环周期时间；如此循环，便可达到模拟飞机起飞、巡航、降落过程中客舱增压、降压的均布增压疲劳过程，从而进行模拟客舱蒙皮均布增压疲劳实验。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611076998.9A CN106769562B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机及其模拟方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611076998.9A CN106769562B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机及其模拟方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106769562A CN106769562A (zh) | 2017-05-31 |
| CN106769562B true CN106769562B (zh) | 2019-03-05 |
Family
ID=58898765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611076998.9A Active CN106769562B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机及其模拟方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106769562B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108760512A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-11-06 | 天津航天瑞莱科技有限公司 | 一种航空发动机中介机匣支板蒙皮的气压静载试验系统 |
| CN109060392B (zh) * | 2018-07-24 | 2023-08-11 | 天津航天瑞莱科技有限公司 | 一种可控温的气压载荷试验系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204188450U (zh) * | 2014-10-11 | 2015-03-04 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种圆筒形机身强度试验过渡段 |
| JP5716552B2 (ja) * | 2011-06-02 | 2015-05-13 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機 |
| CN105043731A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-11-11 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种收缩式封隔器模拟试验装置及试验方法 |
| CN205374193U (zh) * | 2015-12-30 | 2016-07-06 | 电计科技研发（上海）有限公司 | 一种气体循环疲劳性测试装置 |
-
2016
- 2016-11-29 CN CN201611076998.9A patent/CN106769562B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5716552B2 (ja) * | 2011-06-02 | 2015-05-13 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機 |
| CN204188450U (zh) * | 2014-10-11 | 2015-03-04 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种圆筒形机身强度试验过渡段 |
| CN105043731A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-11-11 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种收缩式封隔器模拟试验装置及试验方法 |
| CN205374193U (zh) * | 2015-12-30 | 2016-07-06 | 电计科技研发（上海）有限公司 | 一种气体循环疲劳性测试装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "ON THE SONIC FATIGUE LIFE ESTIMATION OF SKIN STRUCTURES AT ROOM AND ELEVATED TEMPERATURES";S. MAEKAWA;《Journal of Sound and Vibration》;19821231;第80卷(第1期);第41-59页 |
| "通用飞机全尺寸疲劳验证试验技术";范瑞娟 等;《航空科学技术》;20160615;第27卷(第6期);第57-61页 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106769562A (zh) | 2017-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106501071B (zh) | 一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机及其模拟方法 | |
| CN106769562B (zh) | 一种机身蒙皮均布增压疲劳实验机及其模拟方法 | |
| CN103112599B (zh) | 气囊型飞机辅助燃油系统气压转输燃油试验系统与方法 | |
| CN105473371B (zh) | 中型电动车辆的可拆卸高压隔离结构 | |
| CN101387370A (zh) | 一种加氢站子站 | |
| CN205719578U (zh) | 电动汽车高压器件测试台架 | |
| DE102005002544A1 (de) | Druckunterschied-Warnsystem | |
| CN110525698A (zh) | 用于航天器密封舱压力防护系统的测试系统及测试方法 | |
| US2263365A (en) | Cabin for aircraft | |
| CN112224452B (zh) | 复用式毫秒级快速泄压真空机构及快速减压试验系统 | |
| CN101221698B (zh) | 一种与机场特种车辆对接的飞机模拟舱 | |
| CN102564771B (zh) | 安全气囊展开试验装置 | |
| CN103847948B (zh) | 一种用于浮空飞行器的地面测控装置 | |
| CN203946286U (zh) | 一种高速爆破减压系统 | |
| CN201051317Y (zh) | 汽车安全气囊系统实训台 | |
| CN109733594A (zh) | 一种冷气收放起落架系统及其起落方法 | |
| CN103569375B (zh) | 一种高速爆破减压系统 | |
| CN109470584A (zh) | 一种液压循环加载系统 | |
| CN101811430A (zh) | 汽车客舱增压系统 | |
| CN101504332B (zh) | 客机试飞中服务舱门应急开启的模拟试验装置 | |
| CN105711853B (zh) | 一种用于座舱充气试验的三阀联动卸载装置及方法 | |
| CN210743404U (zh) | 飞机冷气应急开舱系统移动式教学模拟器 | |
| CN206775113U (zh) | 一种10kV开关柜紧急分闸系统 | |
| CN102431658B (zh) | 温度爆炸减压复合实验舱 | |
| CN206557018U (zh) | 一种汽车安全气囊气体发生器的水压爆破试验机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |