CN109455311B - 一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，可以为气体灭火剂浓度测量设备提供一个与实际应用场景相似的实验环境。该模拟装置包括顺次设置的灭火剂释放段、中间测量段、风力发生段、尾气排放段。其中，灭火剂释放段设有蜂窝板、阻尼网；进行浓度测量的中间测量段中设有可调节光学通道以及采样孔；风力发生段设有涡轮风机、控制器；尾气排放段通过法兰与风力发生段连接，排气管道伸出窗口后向下延伸，防止室外雨水灌入设备。本发明可以模拟飞机发动机舱内灭火剂释放后的流场环境及浓度分布，为灭火剂浓度测量设备的研制、性能测试、改进提供了一个模拟测量环境。

Description

一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置

技术领域

本发明涉及一种飞机发动机舱模拟装置，更具体地说，特别是涉及一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置。

背景技术

飞机发动机舱由于存在大量燃油等易燃物，具有较高等级的火灾风险。为了保证飞行安全，飞机发动机舱的灭火系统需要通过相关的地面验证试验，其中最重要的衡量指标就是灭火剂释放后的浓度分布。

目前，可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备的研发还处于实验室阶段，使用闭路式吸收气室进行标定、测试。而真实的飞机发动机舱中气流流速较高，与现有的测量条件相差很大。为了提高测量可靠性，达到最终的应用目标，需要在一个模拟流场中进行标定、试验。而真实的发动机舱体积庞大、内部构造复杂，每次实验耗费大量灭火剂，在其中进行实验费用昂贵，不具有可行性。

因此，有必要设计一种结构简化、尺寸缩小的模拟实验装置，为浓度测量设备提供一个相似的流场环境以及合适的测量条件。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置。本发明可以将测量段外部的光源所发出的红外光束传导至测量段内部，光线在穿过测量区域被部分吸收后再被传导至外部另一侧的探测器光敏窗口，且可以通过改变进光通道和出光通道的相对距离实现有效吸收光程的调整，该模拟装置可以用于可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备的测试实验。

本发明采用的技术方案如下：一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，包括：顺次设置的灭火剂释放段、中间测量段、风力发生段。灭火剂释放段设有蜂窝板、阻尼网；所述蜂窝板、阻尼网用于得到稳定、均匀的气流；进行浓度测量的试验段设有可调节光学通道以及采样孔；所述可调节光路通道用于导入、导出红外光束，实现红外光束在模拟装置内的吸收作用；所述采样孔用于为泵吸式测量设备提供抽气口；风力发生段设有涡轮风机、控制器、尾气排放段；所谓涡轮风机用于抽气，为模拟装置提供气流动力源；所述控制器用于调节风机功率大小，控制装置内气流流速的大小；所述尾气排放段用于将气体排出实验室空间，防止灭火剂泄漏对测量结果产生干扰。

其中，蜂窝板、阻尼网安装在灭火剂释放段的进风口处；

其中，中间测量段由四块透明亚克力板通过固紧螺栓拼装成一体，可以通过螺纹连接安装在灭火剂释放段与风力发生段之间，中间测量段的两侧壁安装有可调节的光路通道，且预留有采样孔；

其中，灭火剂释放段、中间测量段、风力发生段的纵截面均为正方形，所述灭火剂释放段的纵截面随进风方向逐渐收缩，所述中间测量段的纵截面大小相同，所述风力发生段的纵截面随进风方向逐渐增大，两者在中间测量段达到一致，所述中间测量段的纵截面大小相同，尺寸为10cm×10cm。

其中，中间测量段与灭火剂释放段和风力发生段之间的连接处都安装有海绵防震密封条，防止装置内的气体泄漏；

其中，采样孔为1/2NPT的螺纹孔，当使用泵吸式压差法气体灭火剂浓度测量设备时，将采样管从采样孔伸入测量段内，当时用开路式可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备时，用螺纹堵头将采样孔密封；

其中，可调节光路通道安装在中间测量段的两个侧面上，进光通道和出光通道的中心轴在同一水平线上，内侧均安装有氟化钡窗片，可调谐激光光谱灭火剂测量设备发出的红外激光束通过进光通道后穿过待测气流，再经出光通道到达外部的探测器；

其中，氟化钡窗片之间的距离即为红外光束的有效吸收光程，调节范围为0-100mm；

其中，风力发生段采用涡轮风机抽气的方式产生气流，风速的大小可以通过控制器调节，调节范围为0.15-45m/s；

其中，尾气排放段为L型圆柱型管道，从实验室小窗口伸出窗外，为防止雨水倒流，排放口朝下。

本发明实现的有益效果为：

(1)本发明提供的一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，能够用于开路式可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备的测试，且结构简单、体积较小，方便科研试验；

(2)可以同时实现压差法灭火剂浓度测量设备的泵吸式测量和可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备的开路式测量；

(3)可以实现在不同风速下进行测试实验，模拟真实的应用环境，有助于灭火剂测量设备的研发、改进，为设备的可行性提供实验支撑；

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为中间测量段的俯视图；

图3为中间测量段的主视图；

图中：1、灭火剂释放段；2、中间测量段；3、风力发生段；4、固定实验桌；5、支撑墙体；6、尾气排放段；21、中间测量段主结构体；22-1、进光通道；22-2、出光通道；23、光源；24、探测器；25、氟化钡窗片；26、采样孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明的结构示意图，图2、图3分别为中间测量段的俯视图和主视图，如图1-3所示，本发明为一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，包括灭火剂释放段、中间测量段、风力发生段、尾气排放段。灭火剂释放段和灭火剂的喷头相连，灭火剂以一定流速进入中间测量段；中间测量段的主结构体21两侧安装可调节光路通道；进光通道22-1和出光通道22-2，内侧均安装有氟化钡窗片25；进光通道的外端与开路式可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备的光源23相连，将红外光束传导进测量段内，出光通道的外端与测量系统的探测器24相连，经待测气体吸收后的光束将被传导至探测器的光敏窗口；通过调节两侧光路通道的相对距离可以改变有效吸收光程的长度；所述可调节光路通道安装在主结构体的两个侧面上，进光通道和出光通道的中心轴在同一水平线上；所述主结构体21上开有1/2NPT螺纹孔作为预留的采样孔，在使用泵吸式灭火剂浓度测量设备时可将采样管从孔中伸入测量段内；风力发生段中的控制器可以调节风机的功率进而改变风速大小；尾气排放段将装置内的气流排至室外，防止在室内泄露而影响测量结果的准确性；排气管道伸出窗口后向下延伸，防止室外雨水灌入设备。

图2为本发明的中间测量段俯视图，开路式可调谐激光光谱法灭火剂浓度测量设备的光源23和探测器24分别安装在测量段主结构体21的两侧，激光束与可调节光路通道的中心轴重合，可调谐光路通道的内侧均装有氟化钡窗片25，激光束通过进光通道22-1后穿过待测气流，再经出光通道22-2到达外部探测器24的光敏窗口上。

图3为本发明的中间测量段主视图，通过采样孔26可将泵吸式气体灭火剂浓度测量设备的采样管伸入中间测量段中。

采用上述飞机发动机舱模拟装置，可以为气体灭火剂浓度测量设备提供一个与实际应用场景相似的实验环境，实现可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备的开路式测量。此外，还预留有采样孔，同样适用于压差法气体灭火剂浓度测量设备的泵吸式测量。

以上对本发明所提供的一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，包括：顺次设置的灭火剂释放段、中间测量段、风力发生段、尾气排放段；灭火剂释放段设有蜂窝板、阻尼网；所述蜂窝板、阻尼网用于实现稳定、均匀的气流；所述中间测量段设有可调节光学通道以及采样孔；所述可调节光路通道用于导入、导出红外光束，实现红外光束在模拟装置内的吸收作用；所述采样孔用于为泵吸式测量设备提供抽气口；所述风力发生段设有涡轮风机、控制器；所述涡轮风机用于抽气，为模拟装置提供气流动力源；所述控制器用于调节风机功率大小，控制装置内气流流速的大小；所述尾气排放段用于将设备内气体排出实验室空间，防止灭火剂泄露对测量结果产生干扰。

2.根据权利要求1所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述蜂窝板、阻尼网安装在灭火剂释放段的进风口处。

3.根据权利要求1所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述中间测量段由四块透明亚克力板通过固紧螺栓拼装成一体，通过螺纹连接安装在灭火剂释放段与风力发生段之间，中间测量段的两侧壁安装有可调节的光路通道，且预留有采样孔。

4.根据权利要求1所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述灭火剂释放段、中间测量段、风力发生段的纵截面均为正方形，所述灭火剂释放段的纵截面随进风方向逐渐收缩，所述风力发生段的纵截面随进风方向逐渐增大，两者在中间测量段达到一致，所述中间测量段的纵截面大小相同，尺寸为10cm×10cm。

5.根据权利要求4所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述中间测量段与灭火剂释放段及风力发生段之间的连接处都安装有海绵防震密封条，防止装置内的气体泄漏。

6.根据权利要求1所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述采样孔为1/2NPT的螺纹孔，当使用泵吸式压差法气体灭火剂浓度测量设备时，将采样管从采样孔伸入测量段内，当使用开路式可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备时，用螺纹堵头将采样孔密封。

7.根据权利要求1所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述可调节光路通道安装在中间测量段的两个侧面上，进光通道和出光通道的中心轴在同一水平线上，内侧均安装有氟化钡窗片，可调谐激光光谱灭火剂浓度测量设备发出的红外激光束通过进光通道后穿过待测气流，再经出光通道到达外部的探测器。

8.根据权利要求7所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述氟化钡窗片之间的距离即为红外光束的有效吸收光程，调节范围为0-100mm。

9.根据权利要求1所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述风力发生段采用涡轮风机抽气的方式产生气流，风速的大小可以通过控制器调节，调节范围为0.15-45m/s。

10.根据权利要求1所述的用于灭火剂浓度测量实验的飞机发动机舱模拟装置，其特征在于，所述尾气排放段为L型圆柱型管道，从实验室小窗口伸出窗外，为防止雨水倒流，排放口朝下。

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