一種飛機燃油箱點火實驗裝置及實驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛機燃油箱點火實驗裝置及實驗方法，試驗裝置通過加熱器和增壓泵對裝置內(nèi)溫度和壓力進行控制，模擬在飛機燃油箱內(nèi)放置不同的防爆材料或在不同的填裝方式下，威脅武器擊穿油箱并產(chǎn)生火花后，油箱內(nèi)的狀態(tài)變化及油箱內(nèi)火花熄滅或燃燒、爆炸；通過不同位置的溫度和壓力傳感器記錄箱內(nèi)溫度和壓力變化，由此來測定不同飛行狀態(tài)下各種防爆材料及填充方式的性能。實驗裝置結(jié)構(gòu)簡單,溫度和壓力傳感器分別與計算機連接；通氣孔與真空泵，進油口與泵，以及出油口分別與控制臺的各控制按鈕連接；點火裝置與電源連接。根據(jù)試驗測定的結(jié)果為飛機燃油箱內(nèi)置材料及填充方式的選擇提供依據(jù)；據(jù)其對飛機油箱進行高生存力評估。
【專利說明】一種飛機燃油箱點火實驗裝置及實驗方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機燃油箱生存力設(shè)計領(lǐng)域，具體是一種飛機燃油箱點火實驗裝置及實驗方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在飛機的各個組成系統(tǒng)部件中，燃油箱是易損性最高的部件，在威脅傳播物的打擊下極易發(fā)生燃燒和爆炸。油箱的燃燒和爆炸會對油箱以及相鄰的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)帶來燒傷和沖擊，帶來嚴重的破壞。燃油箱防燃抑爆是提高飛機高生存力的主要內(nèi)容。目前軍用飛機常用的燃油箱防燃抑爆的方法可分為兩類:油箱內(nèi)填充防燃抑爆材料和燃油箱的惰化。油箱內(nèi)填充防燃抑爆材料是指在整體或部分燃油箱中填充聚氨酯泡沫或網(wǎng)狀鋁合金材料，通過吸附油分子、吸收燃燒熱和阻擋火焰等途徑降低油箱起火爆炸的概率。燃油箱的惰化是通過對油箱充入惰化氣體，降低燃油和空氣的混合氣中氧氣含量，使之處于貧氧狀態(tài)，從而消除或降低著火概率，起到防燃抑爆作用。用于飛機燃油箱防護的填充材料有兩種，一種為聚氨酯網(wǎng)狀泡沫材料，另一種是網(wǎng)狀鋁合金材料。聚氨酯網(wǎng)狀泡沫材料是在普通開孔泡沫材料的基礎(chǔ)上采用特殊的熱加工處理，使之失去泡沫的筋膜并僅剩開口的骨架，占用燃油的空間極少。網(wǎng)狀泡沫材料的微觀結(jié)構(gòu)是五邊形十二面體。網(wǎng)狀泡沫材料的飛機上應用的填充形式有多種，如(a)簡單直墻式、(b)中空直墻式、(C)大型中空直柱、(d)小型中空直柱、(e)實心球式、(f)空心球式、(g)蛋托式(如圖5);網(wǎng)狀鋁合金材料是將極薄的金屬鋁箔切縫、拉伸形成六邊形網(wǎng)，在折疊成層后形成的三維塊狀物。它可被制成任意形狀來進行油箱填充?，F(xiàn)有公開的技術(shù)文獻中對于防爆材料性能測定方面，公開了“一種測試阻隔防爆材料的防爆性能的裝置及其測試方法”，存在局限性。其一，僅限于對在易燃易爆?；返膬π罟迌?nèi)裝有的防爆材料進行性能測定，并非針對飛機的燃油箱；其二，只能測定在固定的壓力和溫度條件下防爆材料的性能，而對于飛機燃油箱，飛機所處的飛行任務段的不同時，油箱內(nèi)壓力、溫度會發(fā)生相應的變化，氣相空間的氧濃度也會發(fā)生變化，飛機燃油箱發(fā)生燃燒爆炸的條件也不盡相同，因而材料抑制燃燒和爆炸的能力也隨著改變。對燃油箱進行的點火試驗，如若用真實的飛機燃油箱進行試驗，每次試驗可能會毀壞一個飛機燃油系統(tǒng)，耗費高；對于不同型號的飛機，其燃油箱不同，需構(gòu)建相應的燃油系統(tǒng)，耗時長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種飛機燃油箱點火實驗裝置及實驗方法。其模擬真實飛機燃油箱在箱體內(nèi)放置不同的防爆材料，或在不同的填裝方式下，威脅武器擊穿油箱并產(chǎn)生火花后，油箱內(nèi)部的狀態(tài)變化以及燃油箱內(nèi)火花熄滅或燃燒、爆炸；通過不同位置的溫度傳感器和壓力傳感器記錄下箱內(nèi)溫度和壓力的變化，由此數(shù)據(jù)來測定不同飛行狀態(tài)下各種防爆材料及填充方式的性能。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括控制臺、計算機，其特點在于，實驗裝置包括箱體、箱蓋、底座、溫度傳感器、壓力傳感器、加熱器、點火裝置、增壓泵、真空泵、密封墊，所述箱體為中空長方體結(jié)構(gòu)，加熱器位于箱體內(nèi)底部，箱蓋與箱體之間加有密封墊，箱蓋與箱體通過螺栓固連，箱體兩側(cè)分別有三根角鋼，且與箱體兩側(cè)底座均布，其中，箱體一側(cè)面有三個壓力傳感器和三個溫度傳感器分別位于三根角鋼與底座之間，壓力傳感器和溫度傳感器分別位于同一條直線上，壓力傳感器和溫度傳感器平行安裝，箱體一側(cè)面底部有出油口，點火裝置位于箱蓋上中間部位，箱蓋上一側(cè)有進油口和通氣孔，箱蓋上另一側(cè)有溫度傳感器和導管，進油口與箱體側(cè)面下方出油口相垂直安裝。
[0005]一種應用所述飛機燃油箱點火實驗裝置的實驗方法，其特征在于包括以下步驟:
[0006]步驟1.選擇所需測定的防燃抑爆材料，并將材料裁剪成與實驗裝置匹配的形狀；
[0007]步驟2.在實驗裝置內(nèi)放置防燃抑爆材料，箱蓋與箱體之間加裝密封墊，且通過螺栓緊固，檢測實驗裝置的密封性；
[0008]步驟3.關(guān)閉出油口，打開真空泵抽出實驗裝置內(nèi)的空氣直到裝置內(nèi)的壓力達到燃油的飽和蒸汽壓力值；通過增壓泵與進油口向裝置內(nèi)注入燃油，記錄所注入的燃油的體積，完成后關(guān)閉進油口 ；
[0009]步驟4.啟動計算機及溫度傳感器和壓力傳感器；
[0010]步驟5.真空泵通過通氣孔從實驗裝置內(nèi)抽出空氣直到裝置內(nèi)壓力值達到模擬的飛機燃油箱內(nèi)部壓力，初始壓力為1200Pa?101325Pa ;通過溫度控制按鈕控制箱體內(nèi)的加熱器，加熱燃油到達模擬的飛機燃油箱內(nèi)部燃油溫度，初始溫度為27°C?148°C之間；記錄實驗初始時刻裝置內(nèi)各處的壓力和溫度并存儲；
[0011]步驟6.點火裝置進行點火，同時，溫度傳感器和壓力傳感器記錄實驗裝置內(nèi)的壓力和溫度的變化；
[0012]步驟7.打開出油口排放實驗裝置內(nèi)燃油，清空燃油，打開箱蓋，更換防燃抑爆材料或填充方式，重新實驗。
[0013]有益效果
[0014]本發(fā)明提出的一種飛機燃油箱點火實驗裝置及實驗方法，通過加熱器和增壓泵對試驗裝置內(nèi)溫度和壓力進行控制，根據(jù)飛機在不同任務階段中，因所處海拔高度和所做的機動動作的不同時燃油箱內(nèi)壓力和溫度，來設(shè)定實驗時的溫度壓力條件，模擬不同的飛行條件，模擬內(nèi)置防燃抑爆材料的飛機燃油箱在不同飛行狀態(tài)下被威脅擊穿產(chǎn)生火花后，燃油箱內(nèi)溫度和壓力的變化情況。根據(jù)試驗測定的結(jié)果評估各種防爆材料及填充方式的性能，并選出最優(yōu)的防燃抑爆材料以及填充方式，為飛機燃油箱內(nèi)置材料及填充方式的選擇提供依據(jù)。
[0015]實驗裝置通用性強，也可用于模擬燃油箱采用惰化技術(shù)后，油箱被擊穿后，是否起火以及箱內(nèi)壓力和溫度的變化情況。實驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、消耗費用低，可進行多次實驗。是研究已填充防燃抑爆材料的飛機燃油箱在碎片或彈丸撞擊油箱產(chǎn)生火花后，燃油箱起火或爆炸條件，燃油箱內(nèi)溫度和壓力的變化以及產(chǎn)生的沖擊波的強弱，據(jù)其對飛機油箱進行高生存力評估。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種飛機燃油箱點火試驗裝置進一步的詳細說明。
[0017]圖1為本發(fā)明點火試驗裝置示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明點火試驗裝置剖面示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明點火試驗裝置部件示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明點火試驗裝置工作原理圖。
[0021]圖5為網(wǎng)狀泡沫材料在油箱中的中空填充形式。
[0022]圖中:
[0023]1.箱蓋2.進油口 3.箱體4.角鋼5.出油口 6.導管7.溫度傳感器8.點火裝置9.通氣孔10.壓力傳感器11.螺孔12.底座13.螺栓14.加熱器15.密封墊16.控制臺17.燃油排放控制按鈕18.壓強控制按鈕19.增壓泵20.真空泵21.溫度控制按鈕22.輸油控制按鈕23.計算機(a)簡單直墻式(b)中空直墻式(c)大型中空直柱(d)小型中空直柱(e)實心球式(f)空心球式(g)蛋托式

【具體實施方式】
[0024]本實施例是一種飛機燃油箱點火實驗裝置及實驗方法。
[0025]參閱圖1?圖4，本實施例飛機燃油箱點火實驗裝置，由箱蓋1、進油口 2、箱體3、角鋼4、出油口 5、導管6、溫度傳感器7、點火裝置8、通氣孔9、壓力傳感器10、螺孔11、底座12、螺栓13、加熱器14、密封墊15、控制臺16、增壓泵19、真空泵20、燃油排放控制按鈕17、壓強控制按鈕18、溫度控制按鈕21、輸油控制按鈕22、計算機23組成；本實施例中，箱體3為中空長方體結(jié)構(gòu)，箱體3采用鋼板制成，鋼板厚度為5mm ;箱體高度為505mm，長度為510mm，寬度為310mm。一對底座12固定在箱體3下部，底座12上各開四個螺孔11，通過底座12用螺栓將實驗裝置與鋪設(shè)在實驗室的地軌配合。箱體3—側(cè)面底部有出油口 5，箱體3兩側(cè)面分別有三根角鋼4，三根角鋼4與箱體3兩側(cè)底座12均布。角鋼4焊接在箱體上，增加了箱體的強度。箱體3上部的兩根角鋼4上各開有三個螺紋孔。箱蓋I的材質(zhì)為鋼板，其厚度為5mm ;長度為510mm，寬度為390mm。箱蓋I上分布有六個螺孔，箱蓋I與箱體3通過螺栓13固定連接，箱蓋I與箱體3之間加有密封墊15。箱體3 —側(cè)面有三個壓力傳感器10和三個溫度傳感器7分別固定在三根角鋼4與底座12之間，為了記錄點火時油箱各處的狀態(tài)變化，壓力傳感器10和溫度傳感器7分別安裝在同一條直線上，壓力傳感器10和溫度傳感器7按高度分布平行安裝。箱體3內(nèi)部底板中間放置加熱器14，加熱器14為電子陶瓷加熱器，功率為500W，通過金屬盒將加熱器14密封在箱體內(nèi)底板表面。箱蓋I上一側(cè)有進油口 2和通氣孔9，箱蓋I上另一側(cè)有溫度傳感器7和導管6，進油口 2與箱體3側(cè)面下方出油口 5相垂直安裝。為防止溫度過高而被破壞，因此壓力傳感器10由導管6引出。點火裝置8固定在箱蓋I上中間部位，點火裝置8是由應變式鋼殼的銅電極組成，該電極使用聚四氟乙烯與試驗箱進行電隔離。本實例中，底座12與實驗室的地軌連接，出油口 5與控制臺16的燃油排放控制按鈕17相連接，通過控制出油口 5上的閥門來控制燃油排放，出油口 5在平時關(guān)閉，試驗結(jié)束后打開，將燃油排放入固定容器中。箱體3和箱蓋I上的溫度傳感器7和壓力傳感器10分別與計算機23上相應的溫度/壓力測量儀連接，記錄實驗時所測量的數(shù)據(jù)，并以文件的形式存儲在計算機23中。箱蓋I上的通氣孔9與真空泵20連接并接至控制臺16上的壓強控制按鈕18 ;進油口 2與增壓泵19連接并接至控制臺16上的輸油控制按鈕22，進油口 2實驗時關(guān)閉，以保證實驗裝置油的密封性。箱體3底部的加熱器14與控制臺16的溫度控制按鈕21相連；可將燃油加熱到實驗所需的燃油溫度。點火裝置8與電源相連。
[0026]本實施例應用飛機燃油箱點火實驗裝置的實驗方法，包括以下步驟:
[0027]第一步，選擇所需測定的防燃抑爆材料，并將材料裁剪成與實驗裝置匹配的形狀；
[0028]第二步，在實驗裝置內(nèi)放置防燃抑爆材料，箱蓋I與箱體3之間加裝密封墊15，且通過螺栓13緊固，檢測實驗裝置的密封性；
[0029]第三步，關(guān)閉出油口 5，打開真空泵20抽出實驗裝置內(nèi)的空氣直到裝置內(nèi)的壓力達到燃油的飽和蒸汽壓力值，通過進油口 2向裝置內(nèi)注入燃油，記錄所注入的燃油的體積，完成后關(guān)閉進油口 5 ；
[0030]第四步，啟動計算機23及溫度傳感器7和壓力傳感器10 ；
[0031]第五步，真空泵20通過通氣孔9從實驗裝置內(nèi)抽出空氣直到裝置內(nèi)壓力值達到模擬的飛機燃油箱內(nèi)部壓力，初始壓力為1200Pa?101325Pa ;通過溫度控制按鈕21控制箱體3內(nèi)的加熱器14，加熱燃油到達模擬的飛機燃油箱內(nèi)部燃油溫度，初始溫度為27°C?148°C之間；記錄實驗初始時刻裝置內(nèi)各處的壓力和溫度并存儲；
[0032]第六步，使用點火裝置8進行點火，同時，溫度傳感器7和壓力傳感器10記錄實驗裝置內(nèi)的壓力和溫度的變化；
[0033]第七步，打開出油口 5排放實驗裝置內(nèi)燃油，清空燃油，打開箱蓋1，更換防燃抑爆材料或填充方式，重新進行實驗。
【權(quán)利要求】
1.一種飛機燃油箱點火實驗裝置，包括控制臺、計算機，其特征在于:實驗裝置包括箱體、箱蓋、底座、溫度傳感器、壓力傳感器、加熱器、點火裝置、增壓泵、真空泵、密封墊，所述箱體為中空長方體結(jié)構(gòu)，加熱器位于箱體內(nèi)底部，箱蓋與箱體之間加有密封墊，箱蓋與箱體通過螺栓固連，箱體兩側(cè)分別有三根角鋼，且與箱體兩側(cè)底座均布，其中，箱體一側(cè)面有三個壓力傳感器和三個溫度傳感器分別位于三根角鋼與底座之間，壓力傳感器和溫度傳感器分別位于同一條直線上，壓力傳感器和溫度傳感器平行安裝，箱體一側(cè)面底部有出油口，點火裝置位于箱蓋上中間部位，箱蓋上一側(cè)有進油口和通氣孔，箱蓋上另一側(cè)有溫度傳感器和導管，進油口與箱體側(cè)面下方出油口相垂直安裝。
2.一種應用權(quán)利要求1所述飛機燃油箱點火實驗裝置的實驗方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1.選擇所需測定的防燃抑爆材料，并將材料裁剪成與實驗裝置匹配的形狀； 步驟2.在實驗裝置內(nèi)放置防燃抑爆材料，箱蓋與箱體之間加裝密封墊，且通過螺栓緊固，檢測實驗裝置的密封性； 步驟3.關(guān)閉出油口，打開真空泵抽出實驗裝置內(nèi)的空氣直到裝置內(nèi)的壓力達到燃油的飽和蒸汽壓力值；通過增壓泵與進油口向裝置內(nèi)注入燃油，記錄所注入的燃油的體積，完成后關(guān)閉進油口； 步驟4.啟動計算機及溫度傳感器和壓力傳感器； 步驟5.真空泵通過通氣孔從實驗裝置內(nèi)抽出空氣直到裝置內(nèi)壓力值達到模擬的飛機燃油箱內(nèi)部壓力，初始壓力為1200Pa?101325Pa ;通過溫度控制按鈕控制箱體內(nèi)的加熱器，加熱燃油到達模擬的飛機燃油箱內(nèi)部燃油溫度，初始溫度為27°C?148°C之間；記錄實驗初始時刻裝置內(nèi)各處的壓力和溫度并存儲； 步驟6.點火裝置進行點火，同時，溫度傳感器和壓力傳感器記錄實驗裝置內(nèi)的壓力和溫度的變化； 步驟7.打開出油口排放實驗裝置內(nèi)燃油，清空燃油，打開箱蓋，更換防燃抑爆材料或填充方式，重新實驗。
【文檔編號】G01N25/00GK104198519SQ201410351704
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】裴揚, 石蓓, 謝芳敏, 宋筆鋒 申請人:西北工業(yè)大學