CN115013203B - 一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置及其制造方法，涉及飞行器燃油过滤装置技术领域，包括依次连接的输入模块、中间模块和输出模块，输入模块内设有输入流道，中间模块内设有过渡流道，输出模块内设有输出流道，过渡流道两端分别连通输入流道和输出流道，输入流道与过渡流道的相接处设有初级过滤网，过渡流道与输出流道的相接处设有精细过滤网，输入模块和中间模块相对接的接缝处以及中间模块和输出模块相对接的接缝处均焊接实现密封连接。本发明能够达到整体减重、提高机动性和高效生产的目的，同时可以减少制造成本，扩大一次性飞行器的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器燃油过滤装置技术领域，特别是涉及一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置及其制造方法。
背景技术
在一次性飞行器的制造领域，为了满足侦察和打击于一体的功能，需要大幅度压缩飞行器自身的重量，提高飞行器的装油量和载药量，满足长航时和高机动的要求。由于是一次性使用，摈弃传统飞行器使用的结构复杂、机构庞杂从而导致重量超大的过滤装置，要求改用整体减重、结构简单和成本较低的过滤装置，同时满足了功能稳定、体积较小和便于携带等新要求。
一次性使用的察打一体飞行器主要用于局部地区武装冲突中，同时承担侦察和打击两种功能，遵循发现即可摧毁的铁律。飞行器经常做出急停、急转和急翻等动作，燃油系统的过滤装置必须承受大过载、强冲击和长间歇的服役环境，并保证可以稳定且持续地向发动机提供清洁的燃料。为了最大可能满足急停、急转和急翻的要求，并在飞行中顺利完成所有指向性超强的运动，减重成为唯一可行的方法。部件减重不仅可以达到增程和増药的目的，必要时可以大幅度提高飞行器的机动性，提高躲闪和规避的性能。
由于是一次性使用，发现并确认目标后立刻启动打击程序，发起自杀式进攻，将速度增加到极限，同时达到冲碎和炸毁的目的。因此要求过滤装置等次要部件具有制造成本低、生产效率高、结构简单等特点，而且存放期间应该具有保养维修时间短、存储周期长、耐候性好等特点，使用过程中安装方便，最好能做到插拔后即可使用。
由于传统飞行器的服役条件远远好于一次性使用察打一体飞行器装置，又鉴于上述两项要求，一次性用察打一体飞行器的过滤装置不可能借用传统飞行器燃油系统。因此，如何设计制造出满足急停、急转和急翻要求并满足减重要求的燃油过滤装置，成为研发一次性用察打一体飞行器的主要任务。
发明内容
本发明的目的是提供一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置及其制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，达到整体减重、提高机动性和高效生产的目的，同时可以减少制造成本，扩大一次性飞行器的应用范围。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，包括依次连接的输入模块、中间模块和输出模块，所述输入模块内设有输入流道，所述中间模块内设有过渡流道，所述输出模块内设有输出流道，所述过渡流道两端分别连通所述输入流道和所述输出流道，所述输入流道与所述过渡流道的相接处设有初级过滤网，所述过渡流道与所述输出流道的相接处设有精细过滤网，所述输入模块和所述中间模块相对接的接缝处以及所述中间模块和所述输出模块相对接的接缝处均焊接实现密封连接。
优选地，所述输入模块和所述中间模块相对接的两个端面上均设有初级过滤网凹槽，所述初级过滤网设置于两个所述初级过滤网凹槽对接形成的空间内，所述中间模块和所述输出模块相对接的两个端面上均设有精细过滤网凹槽，所述精细过滤网设置于两个所述精细过滤网凹槽对接形成的空间内。
优选地，所述输入流道内设有匀流板，所述匀流板位于所述初级过滤网远离所述中间模块的一侧，所述匀流板上设有呈放射状分布的多个导流通孔，所述过渡流道包括呈放射状分布多个过渡通孔。
优选地，所述输入模块对接于所述中间模块的端面上以及所述输出模块对接于所述中间模块的端面上均设有多个定位槽，所述中间模块分别与所述输入模块和所述输出模块对接的两端端面上设有与各所述定位槽相对应并插接连接的定位块。
优选地，所述初级过滤网包括两层叠放在一起的初级滤网，所述精细过滤网包括两层叠放在一起的精细滤网。
优选地，所述初级滤网为250～350目滤网，所述精细滤网为450～500目滤网。
优选地，所述输入模块、所述中间模块和所述输出模块均采用TC4钛合金材料制作，所述初级过滤网和所述精细过滤网均采用T1纯铜材料制作。
本发明还提供一种以上所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置的制造方法，包括以下步骤：
S1：在所述输入模块和所述中间模块之间安装所述初级过滤网，在所述中间模块和所述输出模块之间安装所述精细过滤网；
S2：安装完成后，使用夹具固定所述输入模块、所述中间模块、所述输出模块、所述初级过滤网和所述精细过滤网，对所述输入模块和所述中间模块的接缝以及所述中间模块和所述输出模块的接缝进行焊接密封；
S3：焊接完成后，消除焊接残余应力，检查焊缝内部和外部质量，确保焊缝质量符合要求；
S4：开展焊缝渗漏检测，确保焊缝无渗漏。
优选地，步骤S2中，固定所述输入模块、所述中间模块、所述输出模块、所述初级过滤网和所述精细过滤网后，调整所述输入模块、所述中间模块和所述输出模块之间的位置，使所述输入模块和所述中间模块之间的间隙以及所述中间模块和所述输出模块之间的间隙小于0.1mm，且分布均匀，并使所述输入模块、所述中间模块和所述输出模块外表面的错边量不超过0.2mm；之后，使用激光束扫描所述输入模块和所述中间模块的接缝以及所述中间模块和所述输出模块的接缝，生成所述输入模块和所述中间模块之间以及所述中间模块和所述输出模块之间的焊缝轨迹，然后先后开展定位焊和焊接。
优选地，步骤S4中，所述渗漏检测包括静压检测和动态检测，静压检测时，使用3倍～4倍的公称压力作用在燃油过滤装置上，并保压20分钟～30分钟，期间压力下降值不得大于5％；动态检测时，压力随时间按照指定的曲线变化，实验至少持续两个周期并静置30分钟，在此期间压力下降值不得大于峰值压力的10％。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置及其制造方法，结构主要包括三个模块和两个级别的过滤网，两组过滤网夹持在模块之间，相邻模块之间采用激光焊接技术连接，提高结合强度，达到结构减重、提高机动性和高效制造的目的，同时可以减少制造成本，扩大一次性飞行器的应用范围。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术采用螺栓连接的过滤装置的结构示意图；
图2为本发明输入模块与现有技术输入端的结构对比图；
图3为本发明中间模块与现有技术中间段的结构对比图；
图4为本发明初级过滤网的安装示意图
图5为本发明精细过滤网的安装示意图；
图6为本发明燃油过滤装置的爆炸结构示意图；
图7为本发明定位焊缝位置示意图；
图8为本发明激光焊接接头示意图；
图9为本发明燃油流动和过滤过程示意图；
图中：1-输入模块、2-中间模块、3-输出模块、4-输入流道、5-输出流道、6-初级过滤网、7-精细过滤网、8-初级过滤网凹槽、9-精细过滤网凹槽、10-匀流板、11-导流通孔、12-过渡通孔、13-定位槽、14-定位块、15-紧固螺栓、16-定位焊缝、17-初级过滤网焊缝、18-精细过滤网焊缝、19-燃油流动方向、G1-输入端、G2-中间段、G3-输出端。
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。
本发明的目的是提供一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置及其制造方法，以解决现有技术存在的问题，达到整体减重、提高机动性和高效生产的目的，同时可以减少制造成本，扩大一次性飞行器的应用范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图2-图9所示，本实施例提供一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，包括依次连接的输入模块1、中间模块2和输出模块3，输入模块1内设有输入流道4，中间模块2内设有过渡流道，输出模块3内设有输出流道5，过渡流道两端分别连通输入流道4和输出流道5，输入流道4与过渡流道的相接处设有初级过滤网6，过渡流道与输出流道5的相接处设有精细过滤网7，输入模块1和中间模块2相对接的接缝处以及中间模块2和输出模块3相对接的接缝处均焊接实现密封连接。
由于现有传统飞机不是一次性使用，过滤装置是采用螺栓连接，以便达到拆装修理和重复使用的目的，而本装置结合察打一体飞行器一次性使用的特点，采用激光焊接的技术，放弃了螺栓连接方法，省去了连接件和连接部位，减少了中间段的数量，减少了过滤装置的重量，同时可以减少制造成本。由于察打一体飞行器燃油过滤系统必须经受急停、急转和急翻等大过载和超载荷环境的考验，现有螺栓连接方式无法稳定承载，易出现局部松动，导致出现漏油或者泄压现象，本装置替代螺栓连接，采用激光焊接技术，使过滤装置的制造达到整体化，最大限度地发挥材料和结构的效能，满足过滤装置在大过载和超载荷环境下稳定运行，提高机动性。现有传统飞机过滤装置采用螺栓连接，必然增加了制孔、攻丝、装配和制造连接件等工序，增加了中间环节和工装等设备，因此生产效率不高，本装置完全摈弃机械连接技术，改用先进的激光焊接技术达到连接的目的，省去了诸多制孔、对中、装配等工序，一次焊接完成，达到等强连接，极大提高了生产效率。
本实施例中，输入模块1和中间模块2相对接的两个端面上均设有初级过滤网凹槽8，初级过滤网6设置于两个初级过滤网凹槽8对接形成的空间内，中间模块2和输出模块3相对接的两个端面上均设有精细过滤网凹槽9，精细过滤网7设置于两个精细过滤网凹槽9对接形成的空间内。通过初级过滤网凹槽8和精细过滤网凹槽9的设置，便于安装初级过滤网6和精细过滤网7，同时，初级过滤网凹槽8对初级过滤网6进行限位，使初级过滤网6的安装位置与输入模块1和中间模块2的同心度符合±0.2mm要求，精细过滤网凹槽9对精细过滤网7进行限位，使精细过滤网7的安装位置与中间模块2和输出模块3的同心度符合±0.2mm要求；初级过滤网6和精细过滤网7分别起到粗级过滤和精细过滤燃油的目的。
本实施例中，输入流道4内设有匀流板10，匀流板10位于初级过滤网6远离中间模块2的一侧，匀流板10上设有呈放射状分布的多个导流通孔11，过渡流道包括呈放射状分布多个过渡通孔12。通过多个导流通孔11能够将燃油进行分流导向，放射状分布的多个过渡通孔12也起到对燃油分流导向的作用。
本实施例中，输入模块1对接于中间模块2的端面上以及输出模块3对接于中间模块2的端面上均设有多个定位槽13，中间模块2分别与输入模块1和输出模块3对接的两端端面上设有与各定位槽13相对应并插接连接的定位块14。便于将输入模块1、中间模块2和输出模块3进行装配定位，保证三个模块之间的同心度满足±0.1mm的要求。
本实施例中，初级过滤网6包括两层叠放在一起的初级滤网，精细过滤网7包括两层叠放在一起的精细滤网。燃油过滤装置工作时，燃油按照燃油流动方向19流入输入模块1内，经过初级过滤网6和精细过滤网7两级滤网过滤，最终由输出模块3流出，经过四层滤网过滤后，达到飞行器发动机要求的洁净度。将传统四级过滤装置改为两级过滤装置，并将两层过滤网叠放在一起使用，提高过滤效果。
本实施例中，初级滤网为250～350目滤网，优选为325目滤网，精细滤网为450～500目滤网，优选为500目滤网。
本实施例中，输入模块1、中间模块2和输出模块3均采用TC4钛合金材料制作，初级过滤网6和精细过滤网7均采用T1纯铜材料制作。
一种以上所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置的制造方法，包括以下步骤：
S1：在输入模块1和中间模块2之间安装初级过滤网6，在中间模块2和输出模块3之间安装精细过滤网7；
S2：安装完成后，使用夹具固定输入模块1、中间模块2、输出模块3、初级过滤网6和精细过滤网7，对输入模块1和中间模块2的接缝以及中间模块2和输出模块3的接缝进行焊接密封；
S3：焊接完成后，消除焊接残余应力，检查焊缝内部和外部质量，确保焊缝质量符合要求；
S4：开展焊缝渗漏检测，确保焊缝无渗漏。
步骤S2中，固定输入模块1、中间模块2、输出模块3、初级过滤网6和精细过滤网7后，调整输入模块1、中间模块2和输出模块3之间的位置，使输入模块1和中间模块2之间的间隙以及中间模块2和输出模块3之间的间隙小于0.1mm，且分布均匀，并使输入模块1、中间模块2和输出模块3外表面的错边量不超过0.2mm；之后，使用激光束扫描输入模块1和中间模块2的接缝以及中间模块2和输出模块3的接缝，生成输入模块1和中间模块2之间以及中间模块2和输出模块3之间的焊缝轨迹，然后先后开展定位焊和焊接。
可使用橡胶锤敲击各个模块，调整各模块的结合位置，确保各模块外表面的错边量不超过0.2mm。其中，定位焊缝16应该位于直线段的位置，深度不得超过1.0mm。随后的正式焊缝应该完全覆盖前期的定位焊缝16，且深度不得小于2.0mm。由于两条焊缝均为封闭形式，在焊缝封闭区域，不能出现凸起或者凹陷缺陷。焊接完成后，采用合理的方法消除焊接残余应力，但不得伤害过滤网的功能。
焊缝质量检测时，焊缝外表面不应该存在可见的气孔、夹杂、裂纹和咬边等外观缺陷，焊缝应该带有超过基体金属但不超过0.2mm的余高，采用射线检测方法检查焊缝内部的缺陷，确保不存在裂纹、直径超过0.3mm的气孔和夹杂等缺陷。
步骤S4中，渗漏检测包括静压检测和动态检测，静压检测时，使用3倍～4倍的公称压力作用在燃油过滤装置上，并保压20分钟～30分钟，期间压力下降值不得大于5％；动态检测时，压力随时间按照指定的曲线变化，实验至少持续两个周期并静置30分钟，在此期间压力下降值不得大于峰值压力的10％。
下面以现有采用螺栓连接方法制造的过滤装置作为对照，对本发明的过滤装置的进行详细阐述。
如图1为采用螺栓连接方法制造的过滤装置，结构复杂而且没有减重效果。为了达到4级过滤的效果，除过开始的输入端G1和末端的输出端G3零件外，将中间段G2的数量增加到3个，极大的增加了过滤装置的重量。同样，由于采用了机械方法，为了达到密封效果，使用了密封圈和密封胶，导致储存寿命短且不耐高温，进一步增加了结构的重量，降低了飞行器的机动性。
按照图1结构制造时，流程相当复杂，不适用于察打一体飞行器。首先，使用高精度的设备制造输入端G1、中间段G2和输出端G3零件，并在合适的位置上制孔，并保证各自结合面、孔位精度和内表面光洁度。其次，在专用夹具上将输入端G1、中间段G2和输出端G3装配在一起，在各自的结合面上安装密封圈，并涂覆密封胶，密封圈不得阻挡未来紧固螺栓15的安装位置。最后，在合适的位置安装紧固螺栓15，将输入端G1、中间段G2和输出端G3连接在一起，完成最终的装配。
如图2-图6所示，本发明重新设计了整体结构，简化了整体结构，改变了连接方式，改进了密封方法。首先更改了输入端G1(图2A所示)和中间段G2(图3A所示)结构，先形成了输入模块1(图2B所示)和中间模块2(图3B所示)，分别增加了匀流板10、定位块14和定位槽13。如图2B所示，输入模块1上部增加了匀流板10，并且匀流板10带有呈放射状分布的多个导流通孔11，便于燃油通过，同时加工了定位槽13。如图3B所示，中间模块2采用多孔设计的方式，在中间加工了呈放射状分布的多个过渡通孔12，便于燃油通过，并在两端加工了定位块14。针对输出端G3的更改较少，仅仅增加了定位槽13，形成输出模块3。
本发明采用激光焊接技术为作为主要的连接方式，减少了中间段G2的数量，只设置一个中间模块2，省去了专用的装配夹具、连接螺栓、密封圈和密封胶等组件，简化了装配过程，同时减少了组件的重量，提高了使用寿命，也降低了成本，提高了生产效率。分别使用定位块14和定位槽13的定位关系，安装由输入模块1到中间模块2最后输出模块3的装配次序，首先将带有匀流板10的输入模块1置于合适的装配夹具上，确保输入模块1处于水平位置，并保证初级过滤网凹槽8处于上端水平位置，如图2B所示。清理两层325目铜网组成的初级过滤网6，并将初级过滤网6放置到初级过滤网凹槽8内，在确保初级过滤网6位置正确后，将中间模块2安装在输入模块1上面，如图4所示。安装滤网时，借助重力的作用，确保过滤网自然落入凹槽，安装时过滤网的直径不得超过凹槽的边缘，并完全陷入凹槽中，不得将过滤网夹持在模块端面之间。
采用同样的方法将精细过滤网7安装到精细过滤网凹槽9内，确保由两层500目铜网组成的精细过滤网7安装位置正确。最后将输出模块3扣押在中间模块2上部，之间夹持了精细过滤网7，安装次序如图5所示。
完成组件装配后，形成三模块两级别高效率过滤装置，各个组件组成结构如图6所示。调用合适的焊接参数，使用钨极氩弧焊将三个模块定位焊接在一起，形成多条定位焊缝16，如图7所示，定位焊时不添加填充金属。
最后，拆除焊接夹具，使用激光焊接技术将输入模块1、中间模块2和输出模块3焊接在一起，形成初级过滤网焊缝17和精细过滤网焊缝18，如图8所示。激光焊接时，调用合适的焊接参数，确保完全覆盖定位焊缝16，并超过2.0mm的深度，达到最小结合厚度的区域，如图9所示。钛合金焊缝材料具备更好的耐候性和储存周期。
燃油过滤装置工作时，燃油按照燃油流动方向19流入输入模块1内，经过初级过滤网6和精细过滤网7两级滤网过滤，最终由输出模块3流出，经过四层滤网过滤后，达到飞行器发动机要求的洁净度。整体结构和制造方法高效、减重和紧凑，满足一次性飞行器的要求。
本发明采用激光焊接方法代替机械连接的方法，达到了减轻重量、提高效率和改进机动性等要求。在实际应用和实战任务中，要求察打一体飞行器的燃油过滤系统必须承受超大过载和超大冲击的考验，要求具有极好的机动性。因此，摈弃现有五模块结构和机械连接，改用三模块和激光焊接技术，可以达到减轻重量，并提高燃油系统机动性的目的。由于焊接技术自身具有的密封效果，采用激光焊接后，还可以省去模块之间的密封圈和密封胶等附件，达到简化制造流程、节省装配时间等提高生产效率的目的。
本发明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。
Claims (10)
1.一种专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，其特征在于：包括依次连接的输入模块、中间模块和输出模块，所述输入模块内设有输入流道，所述中间模块内设有过渡流道，所述输出模块内设有输出流道，所述过渡流道两端分别连通所述输入流道和所述输出流道，所述输入流道与所述过渡流道的相接处设有初级过滤网，所述过渡流道与所述输出流道的相接处设有精细过滤网，所述输入模块和所述中间模块相对接的接缝处以及所述中间模块和所述输出模块相对接的接缝处均焊接实现密封连接。
2.根据权利要求1所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，其特征在于：所述输入模块和所述中间模块相对接的两个端面上均设有初级过滤网凹槽，所述初级过滤网设置于两个所述初级过滤网凹槽对接形成的空间内，所述中间模块和所述输出模块相对接的两个端面上均设有精细过滤网凹槽，所述精细过滤网设置于两个所述精细过滤网凹槽对接形成的空间内。
3.根据权利要求1所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，其特征在于：所述输入流道内设有匀流板，所述匀流板位于所述初级过滤网远离所述中间模块的一侧，所述匀流板上设有呈放射状分布的多个导流通孔，所述过渡流道包括呈放射状分布多个过渡通孔。
4.根据权利要求1所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，其特征在于：所述输入模块对接于所述中间模块的端面上以及所述输出模块对接于所述中间模块的端面上均设有多个定位槽，所述中间模块分别与所述输入模块和所述输出模块对接的两端端面上设有与各所述定位槽相对应并插接连接的定位块。
5.根据权利要求1所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，其特征在于：所述初级过滤网包括两层叠放在一起的初级滤网，所述精细过滤网包括两层叠放在一起的精细滤网。
6.根据权利要求5所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，其特征在于：所述初级滤网为250～350目滤网，所述精细滤网为450～500目滤网。
7.根据权利要求1所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置，其特征在于：所述输入模块、所述中间模块和所述输出模块均采用TC4钛合金材料制作，所述初级过滤网和所述精细过滤网均采用T1纯铜材料制作。
8.一种权利要求1～7中任意一项所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在所述输入模块和所述中间模块之间安装所述初级过滤网，在所述中间模块和所述输出模块之间安装所述精细过滤网；
S2：安装完成后，使用夹具固定所述输入模块、所述中间模块、所述输出模块、所述初级过滤网和所述精细过滤网，对所述输入模块和所述中间模块的接缝以及所述中间模块和所述输出模块的接缝进行焊接密封；
S3：焊接完成后，消除焊接残余应力，检查焊缝内部和外部质量，确保焊缝质量符合要求；
S4：开展焊缝渗漏检测，确保焊缝无渗漏。
9.根据权利要求8所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置的制造方法，其特征在于：步骤S2中，固定所述输入模块、所述中间模块、所述输出模块、所述初级过滤网和所述精细过滤网后，调整所述输入模块、所述中间模块和所述输出模块之间的位置，使所述输入模块和所述中间模块之间的间隙以及所述中间模块和所述输出模块之间的间隙小于0.1mm，且分布均匀，并使所述输入模块、所述中间模块和所述输出模块外表面的错边量不超过0.2mm；之后，使用激光束扫描所述输入模块和所述中间模块的接缝以及所述中间模块和所述输出模块的接缝，生成所述输入模块和所述中间模块之间以及所述中间模块和所述输出模块之间的焊缝轨迹，然后先后开展定位焊和焊接。
10.根据权利要求8所述的专用于一次性飞行器的燃油过滤装置的制造方法，其特征在于：步骤S4中，所述渗漏检测包括静压检测和动态检测，静压检测时，使用3倍～4倍的公称压力作用在燃油过滤装置上，并保压20分钟～30分钟，期间压力下降值不得大于5％；动态检测时，压力随时间按照指定的曲线变化，实验至少持续两个周期并静置30分钟，在此期间压力下降值不得大于峰值压力的10％。
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