CN203772652U - 用于飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统 - Google Patents

Abstract

一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统包括：待测量的柔性接头组件和拉伸机。柔性接头组件包括第一导管、第二导管和连接在两者之间的柔性接头。拉伸机的移动端连接于柔性接头的两端或第一导管和第二导管各自的与柔性接头相邻的一端上，并能沿与柔性接头组件的轴线垂直的方向运动。该系统还包括安装在柔性接头组件上的压力表、安装在柔性接头上的位移传感装置、安装在拉伸机的移动端处的拉压力传感器和贴附在柔性接头上的至少一个应变片。本实用新型的系统可以对飞机燃油管道的柔性接头的弯曲载荷状况进行测试，从而充分考核飞机燃油管路的柔性接头的极限弯曲设计是否满足要求。

Description

用于飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统。

背景技术

在大型民用运输飞机的适航取证过程中，按照中国民用航空规章（CCAR）25部993条（f）的要求，“机身内每根燃油管路的设计和安装，必须允许有合理程度的变形和拉伸而不漏油”。因此，在飞机燃油管路的柔性接头的设计、验证等过程中，需要对其进行鉴定试验，以满足上述要求。但是，目前对飞机燃油管路的柔性接头的鉴定试验中并不包括对柔性接头的极限载荷试验。也就是说，对柔性接头的鉴定试验中不包括柔性接头的极限弯曲试验。因而，在目前，无论是在国内还是国外，都没有对飞机燃油管路的柔性接头进行极限弯曲试验的系统或装置。

若不进行柔性接头的极限载荷试验（包括极限弯曲试验），则无法完全考察和保证飞机设计中所选用的柔性接头的合理性和安全性，因而不能保证其符合CCAR的25部993条（f）的要求。

实用新型内容

本实用新型是基于以上的技术现状而做出的，其目的是提供一种用于飞机燃油管路的柔性接头进行极限弯曲试验的系统。通过该系统，可以获得在飞机设计中所要选用的柔性接头在极限弯曲载荷情况下，其应力和变形（或伸长）情况，并能够提供柔性接头的应力和变形量与加载力之间的关系。

本实用新型的上述目的通过一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统来实现，该极限弯曲试验系统包括：待测量的柔性接头组件，柔性接头组件包括：第一导管、第二导管和连接在它们之间的柔性接头，第一导管包括第一外管和第一内管，第二导管包括第二外管和第二内管，其中在第一内管和第二内管中填充有加压流体，第一导管和第二导管各自的远离柔性接头的一端通过平台支架固定在试验平台上；拉伸机，拉伸机具有移动端和固定端，拉伸机的移动端通过移动夹具与柔性接头的两端或者与第一导管和第二导管各自的与柔性接头相邻的一端相连接，并且能够沿与柔性接头组件的轴线相垂直的方向运动，拉伸机的固定端固定在试验平台上；压力表，压力表安装在柔性接头组件上，用于测量第一内管和第二内管中的流体压力；位移传感装置，该位移传感装置安装在柔性接头上，测量柔性接头的中央部分和两端部分在弯曲力作用下的位移量；拉压力传感器，拉压力传感器安装在拉伸机的移动端处；以及至少一个应变片，应变片贴附在柔性接头上。

通过本实用新型的极限弯曲试验系统，可以对飞机燃油管道的柔性接头的弯曲载荷状况进行测试，从而充分考核飞机燃油管路的柔性接头的极限弯曲设计是否满足要求。具体来说，本实用新型的极限弯曲试验系统可以测量柔性接头在加载了弯曲力的情况下其应力状况和变形情况，并可根据所得到的数据绘制弯曲力和应力/变形的对应关系曲线，并且，可以检测出柔性接头在一定的工作压力下的极限弯曲力。

较佳地，位移传感装置包括安装在柔性接头中央部分处的中间位移传感器和分别安装在柔性接头的两侧的两个端部位移传感器。通过这三个位移传感器，在施加弯曲力之时监测柔性接头中间部分和两端部分处的位移量，并可据此得出柔性接头的弯曲角度。

位移传感器的安装方式可以如下：从柔性接头水平地伸出至少一个传感器安装支架，中间位移传感器和端部位移传感器中的至少一个的一端连接于传感器安装支架，而另一端固定于试验平台。

进一步地，极限弯曲试验系统还包括充压装置，充压装置与第一内管和/或第二内管流体连通。该充压装置对第一内管和第二内管进行充压，以使柔性接头组件内部达到所需要的最大压力。

较佳地，第一导管的一端与柔性接头连接，第一导管的另一端上设置有第一堵头；第二导管的一端与柔性接头连接，第二导管的另一端上设置有第二堵头。通过设置堵头，实现对柔性接头组件内部的压力保持。

较佳地，在第一外管和第一内管之间以及在第二外管和第二内管之间填充有常压流体。该常压流体可以是添加了染色剂的液体，从而有助于操作人员观察柔性接头组件的渗漏情况。

此外，加压流体为液体。

较佳地，应变片沿柔性接头的周向均匀布置。

应变片和/或位移传感装置的各位移传感器可接入应变仪中。由应变仪来对应变片和位移传感器所检测到的信号进行相应的计算和输注处理，从而可以更好地确定柔性接头组件在弯曲载荷的作用下的应力水平。

附图说明

图1示出了本实用新型的用于飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统的立体图。

图2示出了柔性接头组件的示意图，其中示意性地示出了该柔性接头组件处于充压状态。

图3示出了柔性接头组件的示意图，其中示意性地示出了该柔性接头组件与试验测量装置相连接的状态。

图4是用于柔性接头组件的充压装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合图1-4来描述本实用新型的具体实施例。需要说明的是，附图中所示的仅仅是本实用新型的优选实施例，其并不构成对本实用新型的保护范围的限制。相关领域中的技术人员可以对其中的细节作各种等效变换，而这些等效变换同样在本实用新型所要求的保护范围之内。

图1示出了本实用新型的飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统1的立体图。从图1中可见，极限弯曲试验系统1包括待测量的柔性接头组件。该柔性接头组件包括柔性接头10，在柔性接头的两端分别连接有第一导管11a和第二导管11b。拉伸机的移动端41通过移动夹具44而与柔性接头10的两端相连接，或者，连接在第一导管11a和第二导管11b上。具体来说，如图1所示，移动夹具44具有第一分支44a和第二分支44b，第一分支44a和第二分支44b分别固定在柔性接头10的两端处。或者，在另一种结构中，第一分支44a固定在第一导管11a与柔性接头10相邻的一端处，第二分支44b则固定在第二导管11b与柔性接头10相邻的一端处。第一导管11a远离柔性接头10的一端则通过平台支架43a固定于试验平台42上。同样地，第二导管11b远离柔性接头10的一端通过平台支架43b固定于试验平台42上。在试验平台42上还固接有拉伸机的固定端（未示出）。此外，在柔性接头组件上还安装有压力表21、位移传感装置22、拉压力传感器23、应变片24等测量装置。

下面，将对本实用新型的极限弯曲试验系统1的各个部分进行描述。

<待测量的柔性接头组件>

图2示出了本实用新型的极限弯曲试验系统1中待测量的柔性接头组件的示意图。

如图2所示，柔性接头组件包括第一导管11a、第二导管11b以及连接在第一导管和第二导管之间的柔性接头10。第一导管11a包括第一外管12a和第一内管13a，从而形成双层导管结构。第一导管11a的一端与柔性接头10相连接。在第一导管11a的另一端上设置有第一堵头14a。

相同地，第二导管11b也是包括第二外管12b和第二内管13b的双层导管结构，且其一端与柔性接头10相连接，另一端上则设置有第二堵头14b。

较佳地，第一导管11a和第二导管11b通过管袖而与柔性接头10相连接。具体来说，第一导管11a和第二导管11b各自的外管12a、12b通过图2中所示的管袖15a、15b而与柔性接头10的外管接头相连接；这两个导管11a、11b各自的内管13a、13b则通过各自对应的管袖（未示出）而连接于柔性接头10的内管接头上。

内管13a、13b中可充注有诸如水之类的液体，并按照需要将内管中的液体保持在一定的压力下。例如，可以将内管中的液体压力保持在60psi左右。在柔性接头组件中、例如在第一导管11a中设置有压力表21，用来测量柔性接头组件中的压力。在第一导管和第二导管各自的外管和内管之间填充有液体。外管和内管之间的液体可以是常压的，且可添加有例如红色的染色剂。

柔性接头组件的制备过程如下：

首先，根据试验需要，选取一定长度的管路，以用作第一导管11a和第二导管11b。例如，从一段较长的管路上截取出所需长度的管路。较佳地，所选取的第一导管11a和第二导管11b可以具有如下的长度，使导管从其焊缝处向外延伸约180mm。较佳地，对所截取的管路的断口进行清洁和打磨。

接着，将第一堵头14a连接到第一导管11a的一端上。第一堵头14a和第一导管11a之间的连接可通过粘结剂实现，例如可采用弯曲强度较高的AB胶。在第一导管11a的另一端处，通过管袖之类的装置将第一内管13a与柔性接头10中的内管接头相连。

以相同的方式，在第二导管11b的一端安装第二堵头14b，并在第二导管11b的另一端处将其内管13b连接到柔性接头10的内管接头上。

第一堵头14a和第二堵头14b有助于将第一内管13a和第二内管13b中的液体保持在一定的压力下。

然后，将柔性接头组件浸入诸如水之类的液体之中，并在该液体的氛围中将第一导管11a和第二导管11b各自的外管12a、12b连接到柔性接头10的外管接头上。

由此，在安装好的柔性接头组件中，第一导管11a的第一外管12a与第一内管13a之间以及第二导管11b的第二外管12b与第二内管13b之间充注有常压的液体，例如水，该液体较佳地添加有染色剂。

<试验测量装置>

下面，将结合图3来描述本实用新型的极限弯曲试验系统1中的试验测量装置的设置。

在柔性接头组件中设置压力表21，以用来监测柔性接头组件内的液体压力。例如，在图3所示的情形中，压力表21连接在第一导管11a的第一内管13a中。较佳地，需要对柔性接头组件内部压力进行实时监测，因此压力表21可包括数字式压力仪表和配套的压力传感器。通过压力传感器来实时地采集柔性接头组件内部的液压数据。压力表21的量程可为0到2MP，其测量精度为1％。

通过对导管内部压力的实时监测，可以判断柔性接头组件在载荷的作用下是否失效，从而可以得出柔性接头的极限弯曲载荷。

使用拉伸机来对柔性接头组件施加拉伸负荷。其中，拉伸机的移动端41通过移动夹具44而分别与第一导管11a和第二导管11b相连接。该移动夹具包括第一分支44a和第二分支44b，其中第一分支44a连接在第一导管11a与柔性接头10相邻的一端处，而第二分支44b则连接在第二导管11b与柔性接头10相邻的一端处。

在此，所采用的拉伸机可以是型号为WDW-E200D的万能电子试验机，其量程为200KN，标定级别为1级。考虑到该试验机的载荷量程较大，其测量的精确度因而也较低，因此，为确保测量精度，较佳地可以在拉伸机的施力点处加装一个拉压力传感器23。例如，可以在移动夹具44的第一分支44a和第二分支44b的交汇处安装一个小量程的LTR载荷传感器，其测量误差为1％。

为测量柔性接头组件在弯曲力作用下的弯曲角度，在柔性接头10上安装位移传感装置22。如图1所示的立体图中清楚地示出的，一个示例性的位移传感装置22包括三个位移传感器：位于柔性接头中央的中间位移传感器22a和位于柔性接头两端的端部位移传感器22b和22c。在施加弯曲力时，由位移传感器22a～22b测量柔性接头中间部位和两侧的位移量，并基于这些位移量得出柔性接头10在弯曲力作用下的弯曲角度α，如图3中示出的。

该位移传感装置22可采用型号为THD-20和THD-50的位移传感装置。该位移传感装置的误差范围为1％，测量精度为0.01mm。

另外，在柔性接头10上沿周向均匀地分布若干测量点，以测量柔性接头组件在载荷作用下的变形情况。

根据测量需要，在柔性接头组件上选取若干部位，在这些部位上粘贴应变片24，应变片24与应变仪相连接，从而通过对应变的测量和相应的计算和数据处理，来监测柔性接头组件在弯曲载荷下的应变水平。例如，在柔性接头10上沿其周向均匀地粘贴若干个应变片24，例如粘贴两个应变片24。此处，应变片24可以是电阻式应变片,应变仪可选用型号为DH3818的静态应变仪，其误差范围为3％。

<极限弯曲载荷试验>

下面将具体说明用本实用新型的极限弯曲试验系统所进行的极限弯曲载荷试验的过程。

首先，组装本实用新型的极限弯曲试验系统，其中包括如下安装步骤。需要说明的是，以下的叙述顺序并不代表实际的安装顺序。在实际操作中，可以根据需要调整极限弯曲试验系统的安装顺序。

将组装好的待测量的柔性接头组件连接到充压装置中，以对柔性接头组件进行充压，例如充注加压液体。具体来说，是对第一内管13a和第二内管13b进行充压。优选地，在充压过程中，第一内管13a和第二内管13b的管袖端面之间的初始间隔为3.175mm。

图4中示出了对柔性接头组件进行充压的充压装置50的一个例子。其中，在柔性接头组件的一侧（例如第一导管11a一侧）连接压力表21和截止阀53，并连接到储液池52，在柔性接头组件的另一侧（例如第二导管11b一侧）安装有泵51，该泵51也与储液池52相连。在泵51和储液池52之间可设置过滤器54。

以上所示的充压装置是示例性的，也可采用其它已知的充压装置来对柔性接头组件进行充压。

充压步骤如下：

i.将组装好的柔性接头组件连接到图4所示的压力施加系统中，并如图2所示地放置到充压支架33上。

ii.按照内管中的最大压力的10％逐级加压。例如，在最大压力为60psi的情形中，每次加压6psi，直至内管中的压力达到最大压力60psi。

将充压好的柔性接头组件安装到试验平台42上，并与拉伸机相连接。例如，如图1所示，将移动夹具44的第一分支44a和第二分支44b分别固接到柔性接头10的两端上或者固接到第一导管11a和第二导管11b各自与柔性接头10相邻的一端处。第一导管11a和第二导管各自远离柔性接头10的一端则分别由平台支架43a和43b固定在试验平台42上。在此过程中，柔性接头组件中的内管13a、13b中的压力应保持稳定，即维持在最大压力处。

在此要说明的是，此处提到的是将充压好的柔性接头组件安装到试验平台42上。但是，也可先将柔性接头组件安装到试验平台42上，然后在试验平台上对柔性接头组件进行充压。

在柔性接头组件上安装各种传感器和测量装置，其中包括：

在柔性接头10上设置应变片24，例如在柔性接头10的中心位置处上下各贴一片应变片，从而共设置两片应变片24。将应变片24接入应变仪。

在柔性接头组件上安装位移传感装置22。例如，图1所示的一个示例性的位移传感装置22包括位于柔性接头10的中央处的中间位移传感器22a和位于柔性接头10的两侧的两个端部位移传感器22b和22c。

如图1所示，中间位移传感22a的一端固定于从柔性接头10大致水平地延伸出的传感器安装支架32，另一端固定于试验平台42上。端部位移传感器22b和22c也可以类似方式安装。

较佳地，可将位移传感装置22接入应变仪。

在组装好极限弯曲试验系统之后，由拉伸机对柔性接头组件缓慢地施加弯曲力。具体来说，拉伸机的移动端41沿与柔性接头组件的轴线相垂直的方向移动。在施加弯曲力的过程中，由压力表21中的压力传感器监测内管13a、13b中的液体压力，以判断柔性接头组件在弯曲力的作用下是否失效。同时，可以人工观察外管的泄漏情况，以辅助对柔性接头组件失效的判断。

在加载的过程中，负荷的加载速率不大于1mm/min。

按照0.1KN每级的标准逐级地增大所施加的弯曲力。在每一级的负荷加载过程中，由压力表21测量柔性接头组件内部的液压值、由应变片24测量柔性接头10所承受的应变水平、以及由位移传感装置22和/或沿柔性接头的周向布置的测量点来测量柔性接头10的变形量（弯曲角度）。记录下上述的弯曲力、液压值、应变水平和变形量，并由此得出弯曲力与液压值、应变水平和变形量的对应关系。

例如，可以根据上述数据绘制弯曲力-液压值曲线、弯曲力-应变曲线和弯曲力-变形量（弯曲角度）曲线中的至少一种。

Claims (10)

1.一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述极限弯曲试验系统包括： 

待测量的柔性接头组件，所述柔性接头组件包括：第一导管，所述第一导管包括第一外管和第一内管；第二导管，所述第二导管包括第二外管和第二内管；以及柔性接头，所述柔性接头连接在所述第一导管和所述第二导管之间；其中在所述第一内管和所述第二内管中填充有加压流体；所述第一导管和所述第二导管各自的远离所述柔性接头的一端通过平台支架固定在试验平台上； 

拉伸机，所述拉伸机具有移动端和固定端，所述拉伸机的所述移动端通过移动夹具与所述柔性接头的两端或者与所述第一导管和所述第二导管各自的与所述柔性接头相邻的一端相连接，并且能够沿与所述柔性接头组件的轴线相垂直的方向运动，所述拉伸机的所述固定端固定在所述试验平台上； 

压力表，所述压力表安装在所述柔性接头组件上，用于测量所述第一内管和所述第二内管中的流体压力； 

位移传感装置，所述位移传感装置安装在所述柔性接头上，测量所述柔性接头的中央部分和两端部分在弯曲力作用下的位移量； 

拉压力传感器，所述拉压力传感器安装在所述拉伸机的所述移动端处；以及 

至少一个应变片，所述应变片贴附在所述柔性接头上。 

2.如权利要求1所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述位移传感装置包括安装在所述柔性接头中央部分处的中间位移传感器和分别安装在所述柔性接头的两侧的两个端部位移传感器。 

3.如权利要求2所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，从所述柔性接头水平地伸出至少一个传感器安装支架，所述中间位移传感器和所述端部位移传感器中的至少一个的一端连接于所述传感器安装支架，而另一端 固定于所述试验平台。 

4.如权利要求1所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述极限弯曲试验系统还包括充压装置，所述充压装置与所述第一内管和/或所述第二内管流体连通。 

5.如权利要求1所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述第一导管的一端与所述柔性接头连接，所述第一导管的另一端上设置有第一堵头；所述第二导管的一端与所述柔性接头连接，所述第二导管的另一端上设置有第二堵头。 

6.如权利要求5所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，在所述第一外管和所述第一内管之间以及在所述第二外管和所述第二内管之间填充有常压流体。 

7.如权利要求6所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述常压流体为添加了染色剂的液体。 

8.如权利要求1所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述加压流体为液体。 

9.如权利要求1所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述应变片沿所述柔性接头的周向均匀布置。 

10.如权利要求1所述的极限弯曲试验系统，其特征在于，所述应变片和/或所述位移传感装置接入应变仪中。