CN112305145A - 一种燃烧蔓延试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机燃烧试验技术领域，公开了一种燃烧蔓延试验装置及其试验方法，包括前端开口的箱体，所述箱体的前端设置有用来关闭箱体的试样门；所述箱体的顶部设置有用来夹持试验件的夹爪；所述箱体的底部设置有用来点火的条形燃烧器，所述条形燃烧器的上方设置有用来向试验件产生热辐射的辐射板；所述辐射板覆盖试验件。本发明增加了燃烧蔓延试验装置的通用性。

Description

一种燃烧蔓延试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及飞机燃烧试验技术领域，具体涉及一种燃烧蔓延试验装置及其试验方法。

背景技术

伴随我国航空航天的不断发展，飞机的质量越来越好，对飞机上各种材料的要求越来越高。

飞机舱内材料阻燃性，一直是飞机上选用材料基本要求之一。现有飞机舱内材料的阻燃性检测主要包括舱内材料的燃烧性试验、座椅垫的可燃性试验、货仓衬板抗火焰烧穿性试验、舱内材料热释放速率试验、舱内材料烟密度试验。

现在常用的测试方法有多重，比如水平和垂直燃烧试验，比如水平燃烧蔓延试验等，但是没有一个试验装置和试验方法，能够同时完成多种燃烧相关的试验，使在具体测试的时候，需要运用到不同的试验装置和试验方法，操作比较麻烦，所需使用的装置也较大，存在一定的资源浪费。

更重要的是，由于使用环境的限制，无论是燃烧试验还是燃烧蔓延试验，要能够模拟飞机机舱内的实际情况，才能够使试验和检测结果更加符合应用实际，然而现有的试验装置和试验方法对于真实机舱环境的模拟还比较有限，究其原因还是因为机舱内不同的设施的安装位置不同，这些设施所需的阻燃材料在燃烧时的燃烧空间和环境不同，而现有的试验装置因为其固定结构无法提供可变的燃烧空间，也不可能针对每种舱内设施提供多种不同燃烧空间的试验装置。

因此，现有的燃烧试验装置和试验方法在其通用性和模拟真实性上都还存在一些需要改进的地方。

发明内容

本发明提供一种燃烧蔓延试验装置，用来解决现有燃烧蔓延试验装置通用性低的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种燃烧蔓延试验装置，包括前端开口的箱体，所述箱体的前端设置有用来关闭箱体的试样门；所述箱体的顶部设置有用来夹持试验件的夹爪；所述箱体内设置有用来向试验件产生热辐射的辐射板；所述辐射板覆盖试验件。

本方案的优点在于：

通过覆盖试验件的辐射板，将以前的局部热辐射变为全面热辐射，使试验件的全长度位置都能够同时受到热辐射，能够更加真实地模拟隐蔽空间起火时的热辐射情况。

除此之外，不仅可以通过辐射板形成热辐射来进行燃烧蔓延试验以外，还能仅通过条形燃烧器点燃试验件直接进行燃烧试验，增加本装置的通用性。

进一步，辐射板的长度大于试验件的长度。

辐射板全覆盖试验件，使需要的时候，能够使试验件所有位置同时受到相同的热辐射。

进一步，所述辐射板包括多个呈矩阵排列的发热单元，每个发热单元独立工作。

辐射板中由多个独立工作的发热单元矩阵排列组成，便于在需要的时候，从上往下或者从左往右分段式地对试验件进行局部热辐射试验。

进一步，所述箱体上设置有用于观察箱体内燃烧情况的视窗。

通过视窗能够直观地看到箱体内的燃烧、蔓延情况和浓烟情况，方便试验人员及时进行观察记录。

进一步，所述视窗上设置有耐高温透明材料。

便于通过高温透明材料进行观察。

进一步，所述箱体内设置有耐高温摄像头和温度传感器。

通过温度传感器实时监控箱体内的温度，便于记录相应测试数据，通过耐高温摄像头实时监控箱体内试验件的燃烧情况，弥补视窗污染等情况带来的观察不便的问题。

进一步，所述箱体内设置有横向伸缩移动的伸缩杆，所述伸缩杆的下方设置有用来支撑伸缩杆上下移动的支撑杆；所述夹爪设置在伸缩杆的端部。

通过支撑杆，使伸缩杆能够上下移动，通过伸缩杆使夹爪能够左右移动，使夹爪和被夹爪夹持的试验件能够在箱体空间内调整到合适的位置再进行点燃，能够提供更多更精准的试验条件。

进一步，所述伸缩杆的端部转动连接有限位板，所述夹爪设置在所述限位板上。

限位板转动连接在伸缩杆的端部，除了能够随着伸缩杆的端部一起空间移动外，还能调整与水平方向的倾斜角度，夹爪设置在限位板上，方便对夹爪上夹持的试验件进行更加精准的位置调节，充分模拟试验件在机舱内的位置环境。

进一步，所述伸缩杆上设置有随着伸缩杆一起移动的热流计。

用热流计增加箱体内热流值的检测，使对试验情况记录得更加准确。

综上，本方案的燃烧蔓延试验装置，通过成板状结构的辐射板的设置，将现有的局部点辐射变为全面板状辐射，使试验件在需要的情况下能够同时处于相同的热辐射情况下，同时，通过伸缩杆和限位板的设置，通过夹爪限位试验件，使试验件能够固定在与水平方向呈任意角度的倾斜状态下，改变条形燃烧器和试验件的相对位置，更加精准地模拟出舱内试验件所在设施在机舱内可能遇到的真实燃烧情况，使燃烧试验结果更加精准和有针对性。

本发明还提供了一种燃烧蔓延试验方法，包括以下步骤：

步骤一，将试验件通过夹爪安装在限位板上，转动限位板，限位试验件与水平方向的夹角；

步骤二，驱动伸缩杆，使限位板上的试验件被辐射板覆盖；

步骤三，关闭试样门，通过条形燃烧器点燃试验件，使辐射板对试验件产生热辐射。

本方法的优点在于：

通过本方法，能够使试验件处于相同的热辐射条件下，方便更加真实地进行燃烧环境模拟。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：箱体1、排气风扇2、夹爪3、伸缩杆4、辐射板5、支撑杆6、视窗7。

实施例一

实施例基本如附图1所示：本方案中的燃烧蔓延试验装置，包括前端开口的长方体结构的箱体1，所述箱体1的前端设置有用来关闭箱体1的试样门；试样门的内侧安装有用来隔热的试样架。

箱体1的顶端安装有用来进行排气和气流循环的排气风扇2。箱体1的底端安装有可用来点燃试验件和引燃辐射板5的条形燃烧器。箱体1的左右两侧开有矩形的视窗7，所述视窗7上设置有耐高温透明材料。通过视窗7能够直观地看到箱体1内的燃烧、蔓延情况和浓烟情况，方便试验人员及时进行观察记录。

辐射板5位于条形燃烧器的上方，辐射板5的长度大于试验件的长度。辐射板5全覆盖试验件，使需要的时候，能够使试验件所有位置同时受到相同的热辐射。

所述箱体1内设置有横向伸缩移动的伸缩杆4，所述伸缩杆4的下方设置有用来支撑伸缩杆4上下移动的支撑杆6；所述夹爪3设置在伸缩杆4的端部。通过支撑杆6，使伸缩杆4能够上下移动，通过伸缩杆4使夹爪3能够左右移动，使夹爪3和被夹爪3夹持的试验件能够在箱体1空间内调整到合适的位置再进行点燃，能够提供更多更精准的试验条件。

所述伸缩杆4的端部通过微型电动机转动连接有限位板，多个夹爪3滑动连接在限位板上。限位板转动连接在伸缩杆4的端部，除了能够随着伸缩杆4的端部一起空间移动外，还能调整与水平方向的倾斜角度，夹爪3设置在限位板上，方便对夹爪3上夹持的试验件进行更加精准的位置调节，充分模拟试验件在机舱内的位置环境。

所述伸缩杆4上镶嵌有随着伸缩杆4一起移动的热流计。用热流计增加箱体1内热流值的检测，使对试验情况记录得更加准确。

伸缩杆4和支撑杆6均为中空结构，热流计、微型电动机、温度传感器和耐高温摄像头等需要导线连接的器件，其导线都可以通过支撑杆6和伸缩杆4与伸出到箱体1外，支撑杆6底端与箱体1的连接位置开有向外伸出箱体1的开口。

本实施例中的燃烧蔓延试验装置，通过成板状结构的辐射板5的设置，将现有的局部点辐射变为全面板状辐射，使试验件在需要的情况下能够同时处于相同的热辐射情况下，同时，通过伸缩杆4和限位板的设置，通过多个夹爪3夹住试验件的首尾端限位试验件，使试验件能够固定在与水平方向呈任意角度的倾斜状态下，改变条形燃烧器和试验件的相对位置，更加精准地模拟出舱内试验件所在设施在机舱内可能遇到的真实燃烧情况，使燃烧试验结果更加精准和有针对性。

同时，通过温度传感器实时监控箱体1内的温度，便于记录相应测试数据，通过耐高温摄像头实时监控箱体1内试验件的燃烧情况，弥补视窗7污染等情况带来的观察不便的问题，通过可移动的热流计实时监控箱体1内的热流值。

采用以上燃烧蔓延试验装置，进行燃烧试验的时候，不启动辐射板5，只通过条形燃烧器点燃试验件，可以完成燃烧试验，通过限位板调整试验件和条形燃烧器的相对位置，可相对完成纵向燃烧试验和横向燃烧试验。

通过条形燃烧器点燃试验件的同时，通过辐射板5给与试验件热辐射，能够完成燃烧蔓延试验，通过改变试验件和条形燃烧器以及辐射板5的相对位置，可以完成包括纵向燃烧蔓延试验在内的各种燃烧蔓延试验。

通过本实施例中的燃烧蔓延试验装置，几乎能完成现有所有的燃烧相关试验，极大增加了适用范围。

具体地，使用本实施例中的燃烧蔓延试验装置进行试验时，

首先，将试验件通过夹爪3安装在限位板上，一般通过夹爪3夹住试验件的首尾两端，对于比较长，或者有特殊固定状态的试验件，还可以通过滑动连接在限位板上的夹爪3限位试验件的中段的一个或者多个位置。限位板上开有多个纵横交错呈网格状的滑槽，夹爪3一体成型连接的卡接部在滑槽内滑动，所以每个夹爪3都能沿着网格状的滑槽调整其限位板上的相对位置，进而能够调节试验件在限位板上的相对位置。在将限位板上的试验件的夹持状态限位好后，驱动微型电机转动限位板，限位试验件与水平方向的夹角；

第二步，驱动横向布置的电动伸缩杆4，使限位板上的试验件被辐射板5覆盖；

第三步，下降支撑杆6，使试验件能够接触到条形燃烧器，关闭试样门，关闭试样架；

第四步，启动排气风扇2；

第五步，通过条形燃烧器点燃条形燃烧器，通过条形燃烧器点燃试验件同时，启动辐射板5，使辐射板5向试验件发送热辐射；

第六步，通过热流计、温度传感器实时记录箱体1内的燃烧数据，通过耐高温摄像头和视窗7监控箱体1内的燃烧情况变化，记录浓烟出现情况。

通过本方法，能够使试验件处于相同的热辐射条件下，方便更加真实地进行燃烧环境模拟。

实施例二

本实施例中，所述辐射板5包括多个呈矩阵排列的发热单元，每个发热单元独立工作。每个发热单元均与安装在箱体1外的控制箱连通，通过控制箱控制发热单元的工作与否。辐射板5中由多个独立工作的发热单元矩阵排列组成，便于在需要的时候，从上往下或者从左往右分段式地对试验件进行局部热辐射试验。

实施例三

本实施例中，箱体1的内壁上安装有可向内膨胀的异形障碍物；异形障碍物，包括形成囊状均匀覆盖在箱体1内壁上的阻燃膜，阻燃膜连通有伸出箱体1的连通管，连通管上安装有液压泵，液压泵连通有装有阻燃液体的阻燃箱，通过液压泵能够将阻燃箱内的阻燃液体填充到阻燃膜形成的囊状物内，形成向着箱体1内突出的异形障碍物，模拟隐蔽燃烧区域内与试验件相邻的其他舱内设施的相对位置，使试验的时候情况模拟得更加真实，试验结果更加准确。阻燃膜为外层包裹有绝缘层的膜材料结构。本实施例中的绝缘层为绝热材料层，可以是玻璃纤维制成网状，也可以是绝缘材料粉涂覆形成的涂覆层。

实施例四

本实施例中，排气风扇2的下方安装有排气管道，排气管道内安装有风速计，排气管道的端部通过安装在箱体1内的机械手进行位置移动。在箱体1的底端向内伸出有进气管道，进气管道和排气管道彼此位于限位板的两侧，通过排气管道的移动，形成不同的气流情况，在有需要的时候，模拟高空中舱内不同区域的复杂气流情况。

实施例五

本实施例中，辐射板与限位板之间连接着多个连接杆，使辐射板与限位板之间能够保持相对固定的相对位置，同时，当限位板在摆动或者转动的时候，辐射板也跟着进行角度改变，能够使待测件在箱体内模拟出各种不同的燃烧环境，便于进行多种燃烧试验操作。

连接杆为可改变长度的伸缩结构，连接杆上具有限位连接杆长度的限位螺钉。限位板和辐射板之间的连接杆分别设置在其周向位置上，通过调节各个不同位置的连接杆的长度，能够调节辐射板和限位板的相对位置，辐射板和限位板可以是彼此平行，也可以是向上倾斜靠拢、向下倾斜靠拢、向左倾斜靠拢或者向右倾斜靠拢等不同状态，在确定好限位板和辐射板的相对位置之后，再通过支撑杆和伸缩杆调整限位板的角度的同时，使辐射板也调整角度，改变辐射板在箱体内的相对位置。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种燃烧蔓延试验装置，其特征在于，包括前端开口的箱体，所述箱体的前端设置有用来关闭箱体的试样门；所述箱体的顶部设置有用来夹持试验件的夹爪；所述箱体内设置有用来向试验件产生热辐射的辐射板；所述辐射板覆盖试验件。

2.根据权利要求1所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，辐射板的长度大于试验件的长度。

3.根据权利要求2所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，所述辐射板包括多个呈矩阵排列的发热单元，每个发热单元独立工作。

4.根据权利要求1所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，所述箱体上设置有用于观察箱体内燃烧情况的视窗。

5.根据权利要求4所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，所述视窗上设置有耐高温透明材料。

6.根据权利要求1所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，所述箱体内设置有耐高温摄像头和温度传感器。

7.根据权利要求1所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，所述箱体内设置有横向伸缩移动的伸缩杆，所述伸缩杆的下方设置有用来支撑伸缩杆上下移动的支撑杆；所述夹爪设置在伸缩杆的端部。

8.根据权利要求7所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，所述伸缩杆的端部转动连接有限位板，所述夹爪设置在所述限位板上。

9.根据权利要求7所述的燃烧蔓延试验装置，其特征在于，所述伸缩杆上设置有随着伸缩杆一起移动的热流计。

10.一种燃烧蔓延试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将试验件通过夹爪安装在限位板上，转动限位板，限位试验件与水平方向的夹角；

步骤二，驱动伸缩杆，使限位板上的试验件被辐射板覆盖；

步骤三，关闭试样门，通过条形燃烧器点燃试验件，使辐射板对试验件产生热辐射。

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