CN113465862A - 一种离散源分布式撞击试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于冲击动力学试验领域，特别涉及一种离散源分布式撞击试验装置及方法。包括：气罐、气炮、离散源、待测件以及多目标测速仪。气炮包括多个，气炮通过导气管与所述气罐连接，气炮上设置有可控空气阀，所述可控空气阀与控制器连接；离散源设置在所述气炮中；待测件位于与所述气炮后端开口相适配的位置，所述待测件安装在能够六自由度调节的姿态调整机构上；多目标测速仪位于所述气炮以及所述待测件之间。本申请可以同时进行多个冲击源撞击试验，多个冲击源在时间上可以同步发射，也可异步发射，在空间上可以调整多个离散源的撞击点，从而实现离散源撞击的空间分布，且能调节被撞试验件的空间姿态，因而可根据试验目的进行灵活调整。
Description
技术领域
本申请属于冲击动力学试验领域，特别涉及一种离散源分布式撞击试验装置及方法。
背景技术
飞机重要结构部件如蒙皮、风挡、雷达罩等，经常会遭受飞鸟、冰雹等的撞击而导致结构的失效破坏，严重威胁飞机飞行安全。一般飞机的易受撞击面需经过地面模拟冲击试验验证其抗冲击性能，空气炮是一种常用的地面模拟冲击试验装置，测试时将试验件固定，并将弹丸加速后与试验件撞击，以模拟飞机重要结构部件遭受外物冲击过程。
现有的地面模拟冲击试验方式，冲击来源单一，无法模拟空中群鸟或多个冰雹连续撞击场景；此外现有气炮装置的被测试验件一般固定，需要针对不同的撞击姿态设计不同的夹持装置，不能任意调整试验件的工作姿态，进而难以模拟飞机在真实飞行状态下的抗外物冲击强度。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种离散源分布式撞击试验装置及方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
本申请的第一个方面提供了一种离散源分布式撞击试验装置，包括：
气罐；
气炮，包括多个，所述气炮通过导气管与所述气罐连接，所述气炮上设置有可控空气阀，所述可控空气阀与控制器连接；
离散源，所述离散源设置在所述气炮中，能够利用所述气炮中气流压力发射所述离散源；
待测件，所述待测件位于与所述气炮后端开口相适配的位置，所述待测件安装在能够六自由度调节的姿态调整机构上；
多目标测速仪，所述多目标测速仪位于所述气炮以及所述待测件之间，用于测量所述离散源的运动速度以及时间间隔。
可选地，所述气罐均包括多个，每个所述气炮均通过一个导气管与对应的所述气罐连接。
可选地，所述气炮包括炮管以及支柱，所述支柱包括前调整支柱以及后球铰支柱，其中，
所述炮管的前端通过导气管与所述气罐连接，所述炮管设置有后端开口；
所述前调整支柱设置在所述炮管的前端，用于调节所述炮管前端的高度和水平位置；
所述后球铰支柱设置在所述炮管的后端，用于调节所述炮管后端开口的方向。
可选地，所述炮管的后端设置有可拆卸激光定位器，所述可拆卸激光定位器用于确定所述待测件上的撞点位置。
可选地，所述炮管内部设置有弹托，所述弹托设置有球形圆柱槽，所述离散源安装在所述弹托的球形圆柱槽中，所述炮管的后端开口处设置有带通孔的缓冲橡胶，所述缓冲橡胶用于在所述离散源发射时，阻止所述弹托。
可选地，所述前调整支柱包括第一固定支座、可滑动支柱以及可伸缩支柱，其中，
所述第一固定支座上设置有滑槽；
所述可滑动支支柱滑动安装在所述第一固定支座的滑槽中；
所述可伸缩支柱的一端与所述可滑动支支柱连接，另一端支撑所述炮管。
可选地，所述后球铰支柱包括第二固定支座、固定支柱、活动球铰以及互动支柱，其中，
所述固定支柱固定安装在所述第二固定支座上；
所述互动支柱的一端通过所述活动球铰与所述固定支柱铰接，另一端支撑所述炮管。
可选地，所述姿态调整机构包括安装座、支撑杆以及待测件夹具，所述支撑杆包括多个，且长度可伸缩，所述支撑杆的一端与所述安装座铰接，另一端与所述待测件夹具铰接，所述待测件夹具用于安装所述待测件。
可选地，所述多目标测速仪包括测速仪框架以及速度计算单元，其中，
所述测速仪框架的前端安装有前环形激光器，后端安装有后环形激光器，所述前环形激光器以及后环形激光器分别与所述速度计算单元电连接；
在所述离散源发射后，依次穿过前环形激光器以及后环形激光器，所述前环形激光器以及所述后环形激光器感应离散源后将信号反馈给所述速度计算单元，通过所述速度计算单元计算出所述离散源的运动速度。
本申请的第二个方面提供了一种离散源分布式撞击试验方法，基于如上所述的离散源分布式撞击试验装置，包括：
S100、安装待测件，并通过姿态调整机构调整待测件的撞击角度；
S200、对多个气炮分别完成以下操作：
S201、将可拆卸激光定位器安装至炮管后端，调整前调整支柱以及后球铰支柱，使得激光点落至待测件的预设撞击点；
S202、根据发射速度确定气压大小，将气炮充气至预设气压；
S203、根据撞击速度以及多个离散源的空间分布特性，对控制器设定时序发射间隔；
S300、开始试验，控制器时序打开可控空气阀，多目标测速仪完成多个离散源的运动速度和时间间隔的测定；
S400、多个离散源撞击待测件，完成离散源分布式撞击试验。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的离散源分布式撞击试验装置，可以进行多个冲击源撞击试验，多个撞击源的撞击位置和撞击时刻间隔可调整，因而可以模拟不同空间分布的多个冲击源同步或非同步撞击飞机结构的效果；而且被撞击物安装于六自由度平台，可实现飞机结构任意角度的撞击评估；还具有模拟多冲击源撞击过程模拟真实、调整灵活的优势。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的离散源分布式撞击试验装置整体示意图；
图2是本申请一个实施方式的离散源分布式撞击试验装置的气炮示意图；
图3是本申请一个实施方式的离散源分布式撞击试验装置的前调整支柱示意图；
图4是本申请一个实施方式的离散源分布式撞击试验装置的后球铰支柱示意图。
其中：
1-气罐；2-导气管；3-可控空气阀；4-控制器；5-气炮；51-炮管；52-前调整支柱；521-第一固定支座；522-可滑动支柱；523-可伸缩支柱；53-后球铰支柱；531-第二固定支座；532-固定支柱；533-活动球铰；534-互动支柱；54-弹托；55-缓冲橡胶；56-可拆卸激光定位器；6-离散源；7-多目标测速仪；8-待测件；9-待测件夹具；10-姿态调整机构。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
本申请的第一个方面提供了一种离散源分布式撞击试验装置，包括：气罐1、气炮5、离散源6、待测件8以及多目标测速仪7。
具体的，如图1所示，气炮5包括多个，气炮5通过导气管2与气罐1连接，气炮5上设置有用于控制气体流量的可控空气阀3，可控空气阀3与控制器4连接，控制器4用于控制可控空气阀3的开闭；离散源6设置在气炮5中，能够利用气炮5中气流压力发射离散源6；待测件8位于与气炮5后端开口相适配的位置，待测件8安装在能够六自由度调节的姿态调整机构10上，通过姿态调整机构10能够实现待测件8的任意撞击角度的调整；多目标测速仪7位于气炮5以及待测件8之间，用于测量多个离散源6的运动速度以及时间间隔。
在本申请的优选实施方案中，气罐1也包括多个，气罐1与气炮5一一对应，每个气炮5均通过一个导气管2与对应的气罐1连接。
在本申请的优选实施方案中，如图2所示，气炮5包括炮管51以及支柱，支柱包括前调整支柱52以及后球铰支柱53，其中，炮管51的前端通过导气管2与气罐1连接，炮管51设置有后端开口；前调整支柱52设置在炮管51的前端，用于调节炮管51前端的高度和水平位置；后球铰支柱53设置在炮管51的后端，用于调节炮管51后端开口的方向。
在本申请的一个优选实施例中，炮管51的后端设置有可拆卸激光定位器56，可拆卸激光定位器56用于确定待测件8上的撞点位置。
在本申请的一个优选实施例中，炮管51内部设置有弹托54，弹托54设置有球形圆柱槽，离散源6安装在弹托54的球形圆柱槽中。有利的是，本实施例中，炮管51的后端开口处还设置有带通孔的缓冲橡胶55，缓冲橡胶55用于在离散源6发射时，阻止弹托54。
在本申请的优选实施方案中，如图3所示，前调整支柱52包括第一固定支座521、可滑动支柱522以及可伸缩支柱523，其中，第一固定支座521上设置有滑槽；可滑动支支柱522滑动安装在第一固定支座521的滑槽中，可沿滑槽水平滑动；可伸缩支柱523的一端与可滑动支支柱522连接，另一端支撑炮管51，可伸缩支柱523可沿高度方向伸缩。通过前调整支柱52的可滑动支柱522以及可伸缩支柱523能够实现炮管51的高度和水平位置的调节。
在本申请的优选实施方案中，如图4所示，后球铰支柱53包括第二固定支座531、固定支柱532、活动球铰533以及互动支柱534，其中，固定支柱532固定安装在第二固定支座531上；互动支柱534的一端通过活动球铰533与固定支柱532铰接，另一端支撑炮管51。通过后球铰支柱53的活动球铰533能够实现炮管51后端开口的方向的调节。
在本申请的优选实施方案中，能够六自由度调节的姿态调整机构10包括安装座、支撑杆以及待测件夹具9，支撑杆包括多个，且长度可伸缩，支撑杆的一端与安装座铰接，另一端与待测件夹具9铰接，待测件夹具9用于安装待测件8，通过调节姿态调整机构10实现待测件8的任意撞击角度调整。
在本申请的优选实施方案中，多目标测速仪7包括测速仪框架72以及速度计算单元，其中，测速仪框架72的前端安装有前环形激光器71，后端安装有后环形激光器73，前环形激光器71以及后环形激光器73分别与速度计算单元电连接；在离散源6发射后，依次穿过前环形激光器71以及后环形激光器73，前环形激光器71以及后环形激光器73感应离散源后将信号反馈给速度计算单元，通过速度计算单元计算出离散源6的运动速度。
本申请的离散源分布式撞击试验装置，通过调节前调整支柱52以及后球铰支柱53实现对炮管51的调整，并通过安装在炮管51上的可拆卸激光定位器56确定撞点位置，能够通过调节姿态调整机构10，实现待测件8的任意撞击角度调整，从而实现离散源6在待测件8表面的空间分布。
本申请的离散源分布式撞击试验装置，通过控制器4实现可控空气阀3的定时开启，通过设置多个气炮5中可控空气阀3的开启间隔，实现多个离散源6的时序发射。通过多目标测速仪7前后两个激光器，实现多个离散源6的速度和时间间隔测量，从而实现多离散源6时控发射与速度测量。
基于上述的离散源分布式撞击试验装置，本申请还提供了一种离散源分布式撞击试验方法，包括以下步骤：
S100、安装待测件8，并通过姿态调整机构10调整待测件8的撞击角度；
S200、对多个气炮5分别完成以下操作：
S201、将可拆卸激光定位器56安装至炮管51后端，调整前调整支柱52以及后球铰支柱53，使得激光点落至待测件8的预设撞击点；
S202、根据发射速度确定气压大小，将气炮5充气至预设气压；
S203、根据撞击速度以及多个离散源6的空间分布特性，对控制器4设定时序发射间隔；
S300、开始试验，控制器4时序打开可控空气阀3，多目标测速仪7完成多个离散源6的运动速度和时间间隔的测定；
S400、多个离散源6撞击待测件8，完成离散源分布式撞击试验。
本申请的离散源分布式撞击试验装置及方法，可以同时进行多个冲击源撞击试验，多个冲击源在时间上可以同步发射，也可异步发射，在空间上可以调整多个离散源的撞击点，从而实现离散源撞击的空间分布，且能调节被撞试验件的空间姿态，因而可根据试验目的进行灵活调整。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，包括：
气罐(1)；
气炮(5)，包括多个，所述气炮(5)通过导气管(2)与所述气罐(1)连接，所述气炮(5)上设置有可控空气阀(3)，所述可控空气阀(3)与控制器(4)连接；
离散源(6)，所述离散源(6)设置在所述气炮(5)中，能够利用所述气炮(5)中气流压力发射所述离散源(6)；
待测件(8)，所述待测件(8)位于与所述气炮(5)后端开口相适配的位置，所述待测件(8)安装在能够六自由度调节的姿态调整机构(10)上；
多目标测速仪(7)，所述多目标测速仪(7)位于所述气炮(5)以及所述待测件(8)之间，用于测量所述离散源(6)的运动速度以及时间间隔。
2.根据权利要求1所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述气罐(1)包括多个，每个所述气炮(5)均通过一个导气管(2)与对应的所述气罐(1)连接。
3.根据权利要求2所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述气炮(5)包括炮管(51)以及支柱，所述支柱包括前调整支柱(52)以及后球铰支柱(53)，其中，
所述炮管(51)的前端通过导气管(2)与所述气罐(1)连接，所述炮管(51)设置有后端开口；
所述前调整支柱(52)设置在所述炮管(51)的前端，用于调节所述炮管(51)前端的高度和水平位置；
所述后球铰支柱(53)设置在所述炮管(51)的后端，用于调节所述炮管(51)后端开口的方向。
4.根据权利要求3所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述炮管(51)的后端设置有可拆卸激光定位器(56)，所述可拆卸激光定位器(56)用于确定所述待测件(8)上的撞点位置。
5.根据权利要求4所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述炮管(51)内部设置有弹托(54)，所述弹托(54)设置有球形圆柱槽，所述离散源(6)安装在所述弹托(54)的球形圆柱槽中，所述炮管(51)的后端开口处设置有带通孔的缓冲橡胶(55)，所述缓冲橡胶(55)用于在所述离散源(6)发射时，阻止所述弹托(54)。
6.根据权利要求5所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述前调整支柱(52)包括第一固定支座(521)、可滑动支柱(522)以及可伸缩支柱(523)，其中，
所述第一固定支座(521)上设置有滑槽；
所述可滑动支支柱(522)滑动安装在所述第一固定支座(521)的滑槽中；
所述可伸缩支柱(523)的一端与所述可滑动支支柱(522)连接，另一端支撑所述炮管(51)。
7.根据权利要求6所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述后球铰支柱(53)包括第二固定支座(531)、固定支柱(532)、活动球铰(533)以及互动支柱(534)，其中，
所述固定支柱(532)固定安装在所述第二固定支座(531)上；
所述互动支柱(534)的一端通过所述活动球铰(533)与所述固定支柱(532)铰接，另一端支撑所述炮管(51)。
8.根据权利要求7所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述姿态调整机构(10)包括安装座、支撑杆以及待测件夹具(9)，所述支撑杆包括多个，且长度可伸缩，所述支撑杆的一端与所述安装座铰接，另一端与所述待测件夹具(9)铰接，所述待测件夹具(9)用于安装所述待测件(8)。
9.根据权利要求8所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，所述多目标测速仪(7)包括测速仪框架(72)以及速度计算单元，其中，
所述测速仪框架(72)的前端安装有前环形激光器(71)，后端安装有后环形激光器(73)，所述前环形激光器(71)以及后环形激光器(73)分别与所述速度计算单元电连接；
在所述离散源(6)发射后，依次穿过前环形激光器(71)以及后环形激光器(73)，所述前环形激光器(71)以及所述后环形激光器(73)感应离散源后将信号反馈给所述速度计算单元，通过所述速度计算单元计算出所述离散源(6)的运动速度。
10.一种离散源分布式撞击试验方法，基于权利要求9所述的离散源分布式撞击试验装置，其特征在于，包括：
S100、安装待测件(8)，并通过姿态调整机构(10)调整待测件(8)的撞击角度；
S200、对多个气炮(5)分别完成以下操作：
S201、将可拆卸激光定位器(56)安装至炮管(51)后端，调整前调整支柱(52)以及后球铰支柱(53)，使得激光点落至待测件(8)的预设撞击点；
S202、根据发射速度确定气压大小，将气炮(5)充气至预设气压；
S203、根据撞击速度以及多个离散源(6)的空间分布特性，对控制器(4)设定时序发射间隔；
S300、开始试验，控制器(4)时序打开可控空气阀(3)，多目标测速仪(7)完成多个离散源(6)的运动速度和时间间隔的测定；
S400、多个离散源(6)撞击待测件(8)，完成离散源分布式撞击试验。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110753348.8A CN113465862A (zh) | 2021-07-03 | 2021-07-03 | 一种离散源分布式撞击试验装置及方法 |
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| CN202110753348.8A CN113465862A (zh) | 2021-07-03 | 2021-07-03 | 一种离散源分布式撞击试验装置及方法 |
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|---|---|
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| CN202110753348.8A Pending CN113465862A (zh) | 2021-07-03 | 2021-07-03 | 一种离散源分布式撞击试验装置及方法 |
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