專利名稱：飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，特別是涉及在碎片或弾丸撞擊下，干燥艙起火條件、火焰?zhèn)鞑ァ⑽：υu(píng)估，對(duì)其進(jìn)行高生存力評(píng)估的一種綜合模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)代飛機(jī)的技術(shù)集成度越來越高，造價(jià)也越來越高。一旦飛機(jī)失事，將造成重大損失，而且飛機(jī)的任務(wù)目標(biāo)將無法完成。對(duì)于軍用飛機(jī)，人們提出了生存力的概念。生存カ是指飛機(jī)規(guī)避或承受人為敵對(duì)環(huán)境的能力。提高飛機(jī)生存力對(duì)于降低飛機(jī)武器系統(tǒng)損耗、維持作戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量從而保持部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力具有極為重要的意義。在飛機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)中，燃油系統(tǒng)的暴露面積通常占全機(jī)的50%以上，是飛機(jī)上易 損性最高的系統(tǒng)。隨著飛機(jī)上其他系統(tǒng)生存力的不斷改善，固定翼飛機(jī)燃油系統(tǒng)對(duì)穿甲燃燒彈的易損面積在全機(jī)中所占比例已從二十世紀(jì)七十年代的25%提高到當(dāng)前的75%。飛機(jī)燃油系統(tǒng)在受到碎片或弾丸撞擊下，燃油漏入周圍干燥艙，有可能發(fā)生燃燒或爆炸。研究油箱附近干艙的燃燒和爆炸原理，可以采取相對(duì)應(yīng)的防燃抑爆措施，從而抑制油箱附近干燥艙的燃燒和爆炸，降低飛機(jī)因干艙燃燒和爆炸引起的作戰(zhàn)損失，對(duì)提高飛機(jī)的作戰(zhàn)生存力有重要意義。燃燒是指可燃物與氧化劑作用發(fā)生的劇烈放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和發(fā)煙現(xiàn)象。燃燒引起的爆炸指的是短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈的燃燒。燃燒現(xiàn)象非常普遍，但發(fā)生必須具備一定的條件，通常認(rèn)為燃燒必須具備三要素，即可燃物(還原劑)，助燃物(氧化劑)和點(diǎn)火源。飛機(jī)燃油箱被碎片或彈丸擊中，首先是擊穿飛機(jī)的蒙皮，然后擊穿油箱壁，燃油(可燃物)泄漏，流入周圍干燥艙。在擊穿飛機(jī)蒙皮和油箱壁的過程中，產(chǎn)生火花，在干燥艙內(nèi)如果達(dá)到一定的燃燒條件，將會(huì)發(fā)生燃燒甚至爆炸。本發(fā)明立足于飛機(jī)燃油箱遭受到碎片或彈丸的打擊，重點(diǎn)分析弾丸引起的燃燒火花和碰撞火花所形成的點(diǎn)火源，研究其引發(fā)干燥艙燃燒、爆炸的條件。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的在擊穿飛機(jī)蒙皮和油箱壁的過程中會(huì)產(chǎn)生火花，以及當(dāng)干燥艙內(nèi)達(dá)到一定的燃燒條件，易發(fā)生燃燒甚至爆炸的不足，本發(fā)明提出了一種飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本發(fā)明包括箱體、安全泄壓蓋、溫度傳感器、壓カ傳感器、干燥艙加熱器、燃油箱加熱器、ー個(gè)或多個(gè)干燥艙阻隔板、阻隔板底座、木塊、油箱壁板和蒙皮；其中箱體內(nèi)通過固定在箱體內(nèi)壁上的箱體隔板分成干燥艙和燃油箱，其中所述干燥艙和燃油箱的體積比為I : 1.5。箱體和箱蓋上有相互配合的扣鎖。在箱體隔板的幾何中心有貫通的油箱開ロ，該油箱開ロ的直徑為所述箱體隔板高度的1/4 1/5 ;油箱壁板覆蓋在所述油箱開口上。[0010]在箱體位于干燥艙一端的箱體端板的幾何中心有貫通的干燥艙開ロ，并且該干燥艙開ロ與油箱開ロ同徑且同心；蒙皮覆蓋在所述干燥艙開口上；干燥艙開ロ與油箱開ロ的圓心均位于箱體中心線上。ー個(gè)或多個(gè)干燥艙阻隔板通過阻隔板底座固定在干燥艙內(nèi)底板上，將干燥艙分成2個(gè)或2個(gè)以上的艙室。干燥艙內(nèi)安裝有干燥艙加熱器、溫度傳感器和壓カ傳感器，在干燥艙底部有干燥艙閥門；在箱蓋位于干燥艙中部放置有安全泄壓蓋；在干燥 艙側(cè)面有觀察窗ロ。燃油箱內(nèi)安裝有燃油箱加熱器，在燃油箱底部有燃油箱閥門；木塊放置在燃油箱內(nèi)。在蒙皮與該箱體端板之間有蒙皮密封墊；通過蒙皮擋板將該蒙皮壓緊并固定在該干燥艙開口上；在箱體位于干燥艙一端端板的外表面的幾何中心有該箱體端板的加厚層。在油箱壁板與箱體隔板之間有油箱壁板密封墊；通過油箱壁板擋板將油箱壁板壓緊并固定在油箱開口上；在箱體隔板位于干燥艙ー側(cè)表面的幾何中心有該箱體隔板的加厚層。本發(fā)明能夠模擬弾丸擊穿飛機(jī)蒙皮、飛機(jī)油箱壁后，周圍干燥艙的起火情況，并通過溫度傳感器和壓カ傳感器分別記錄下干燥艙內(nèi)部溫度和壓カ的變化，觀察窗口外放置的高速相機(jī)記錄下干燥艙內(nèi)部火焰的傳播情況。同時(shí)在干燥艙上采用的安全泄壓蓋保證了實(shí)驗(yàn)裝置的安全性和可重復(fù)性。干燥艙阻隔板能夠模擬飛機(jī)干燥艙存在遮擋部件的情況，使本發(fā)明具有一定的通用性。蒙皮、油箱壁板以及干燥艙阻隔板拆裝方便，可以進(jìn)行快速多次實(shí)驗(yàn)，具有耗費(fèi)低、通用性強(qiáng)和使用方便的特點(diǎn)。

附圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖附圖2是本發(fā)明剖面示意圖附圖3是本發(fā)明干燥艙端板與蒙皮的連接示意圖附圖4是本發(fā)明箱體隔板與油箱壁擋板的連接示意圖附圖5是本發(fā)明干燥艙內(nèi)部示意圖附圖6是本發(fā)明干燥艙阻隔板的結(jié)構(gòu)示意圖附圖7是本發(fā)明的剖視圖。圖中I.干燥艙2.燃油箱3.箱蓋4.安全泄壓蓋5.干燥艙開ロ 6.蒙皮螺栓7.觀察窗ロ8.干燥艙閥門9.燃油箱閥門 10.扣鎖11.溫度傳感器 12.壓カ傳感器13.油箱開ロ 14.干燥艙加熱器 15.燃油箱加熱器 16.木塊17.螺母18.蒙皮擋板19.蒙皮20.蒙皮密封
墊21.阻隔板底座 22.干燥艙阻隔板 23.箱體隔板24.油箱壁板擋板25.油箱壁板 26.油箱壁板密封墊 27.油箱壁板螺栓 28.干燥艙阻隔板螺栓具體實(shí)施方式
本實(shí)施例為飛機(jī)燃油箱干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括箱體、安全泄壓蓋4、溫度傳感器11、壓カ傳感器12、干燥艙加熱器14、燃油箱加熱器15、干燥艙阻隔板22和木塊16。本實(shí)施例中，箱體為鋼質(zhì)，其厚度為10mm，高度為500mm，長度為1250mm。箱體內(nèi)通過箱體隔板23分成干燥艙I和燃油箱2，其中所述干燥艙I為ー個(gè)正方體，干燥艙I和燃油箱2的體積比為I : 1.5。所述箱體隔板23焊接在箱體壁內(nèi)表面，并且密封性良好，不漏油、不漏氣。箱體四周分布八個(gè)扣鎖10，與箱蓋上相對(duì)應(yīng)的扣鎖10的鎖鉤連接在一起，將箱體的干燥艙I和燃油箱2密封。在箱體隔板23位于干燥艙I ー側(cè)表面的幾何中 心有凸出的臺(tái)階面，形成了該箱體隔板23的加厚層。在所述箱體隔板23的加厚層的中心有貫通的圓形油箱開ロ 13，該油箱開ロ 13的直徑為所述箱體隔板23高度的1/4 1/5，本實(shí)施例中，箱體隔板23的高度為500mm，油箱開ロ 13的直徑為100mm。油箱壁板25的外形尺寸以能夠覆蓋所述油箱開ロ 13為宜，并通過油箱壁板擋板24將該油箱壁板25壓緊固定在位于箱體隔板23的加厚層的中心的油箱開ロ 13上；在油箱壁板25與箱體隔板23的加厚層之間有油箱壁板密封墊26。所述油箱壁板密封墊26與油箱壁板擋板24均通過油箱壁板螺栓27固定在箱體隔板23的加厚層上。在箱體位于干燥艙一端端板的外表面的幾何中心有凸出的臺(tái)階面，形成了該箱體端板的加厚層。在所述箱體端板的加厚層的中心有貫通的圓形干燥艙開ロ 5。所述的干燥艙開ロ 5與油箱開ロ 13的位置相對(duì)應(yīng)，并且干燥艙開ロ 5與油箱開ロ 13同徑且同心。蒙皮19的外形尺寸以能夠覆蓋所述干燥艙開ロ 5為宜，并通過蒙皮擋板18將該蒙皮19壓緊固定在該干燥艙開ロ 5上；在蒙皮19與該箱體端板的加厚層之間有蒙皮密封墊20。所述蒙皮密封墊20與蒙皮擋板18均通過蒙皮螺栓6固定在箱體端板的加厚層上。干燥艙開ロ 5與油箱開ロ 13的圓心均位于箱體中心線上。在干燥艙I內(nèi)底板上固定有阻隔板底座21，并且所述阻隔板底座21根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求固定在干燥艙I內(nèi)底板上。干燥艙阻隔板22嵌裝在阻隔板底座21上的插槽內(nèi)，通過ー個(gè)或多個(gè)干燥艙阻隔板22將干燥艙I分成2個(gè)或2個(gè)以上的艙室。本實(shí)施例中，僅放置了一個(gè)干燥艙阻隔板22，將干燥艙I分成了兩個(gè)艙室，以模擬火焰在不同艙室中的傳播。干燥艙加熱器14安裝在干燥艙內(nèi)的底板上，并位于干燥艙阻隔板22與有干燥艙開ロ 5的箱體端板之間，能對(duì)干燥艙均勻加熱，沒有具體位置要求。所述干燥艙加熱器為電阻陶瓷加熱器，功率500W ;通過金屬盒將所述干燥艙加熱器密封在箱體內(nèi)底板表面。在干燥艙I內(nèi)ー側(cè)壁板上固定有溫度傳感器11和壓カ傳感器12，并且所述的溫度傳感器11，分別用于測量干燥艙的溫度和壓力。所述的兩個(gè)傳感器沒有具體位置要求。在干燥艙I側(cè)面有ー個(gè)透明的觀察窗ロ 7，該觀察窗ロ 7采用鋼化玻璃制成，四周與干燥艙密封。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過觀察窗ロ 7觀察干燥艙I內(nèi)部的起火爆炸過程。在燃油箱內(nèi)底部有一個(gè)燃油箱加熱器15，位于靠近箱體隔板23的燃油箱底部。所述的燃油箱加熱器15用于加熱燃油箱里的燃油，控制燃油溫度，以模擬燃油溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。燃油箱加熱器15同樣為電阻陶瓷加熱器，功率為1000W，通過金屬盒將所述燃油箱加熱器15密封在箱體內(nèi)底板表面。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，在燃油箱內(nèi)放置木塊16，用來吸引進(jìn)入油箱的彈丸，防止彈丸破壞油箱。在干燥艙I底部有干燥艙閥門8，用于排放干燥艙內(nèi)的燃油。在燃油箱2底部有燃油箱閥門9，用于排放燃油箱內(nèi)的燃油。燃油實(shí)驗(yàn)前通過油箱上面開ロ直接注入。箱蓋3為矩形板，能同時(shí)蓋住干燥艙I和燃油箱2并對(duì)箱體密封。在所述箱蓋3位于干燥艙中部的位置有正方形開ロ，用于放置安全泄壓蓋4。安全泄壓蓋4放置在箱蓋3上的正方形開口上。安全泄壓蓋4厚度本實(shí)施例中為箱蓋厚度的I 2倍，即10-20mm，大小為30mmX30mm。在其他實(shí)施例中，安全泄壓蓋的厚度、大小以箱體所能承受壓カ為準(zhǔn)，一般不超過箱體所能承受壓カ的1/2。在實(shí)驗(yàn)中，干燥艙I起火爆炸，爆炸壓カ超過安全泄壓蓋4自身重力，該安全泄壓蓋4將會(huì)彈起。使用本實(shí)施例時(shí)，首先確定蒙皮、油箱壁的材料、厚度，并依此制作干燥艙蒙皮19和油箱壁板25。同時(shí)確定干燥艙內(nèi)阻隔板分布情況。并制作阻隔板22。實(shí)驗(yàn)時(shí)，按照實(shí)驗(yàn)要求在干燥艙I內(nèi)部安裝阻隔板22。將干燥艙阻隔板22固定在 阻隔板底座21上，并通過螺母17連接在干燥艙I底部的干燥艙阻隔板螺栓28上。將干燥艙開ロ 5用干燥艙蒙皮19封閉；將油箱壁開ロ 13用油箱壁板25封閉。在燃油箱后部放入木塊16，用于吸引進(jìn)入油箱的弾丸。按照實(shí)驗(yàn)要求，燃油箱2填充相應(yīng)的燃油，燃油應(yīng)沒過油箱壁開ロ 13，使進(jìn)入油箱的弾丸一直處于燃油內(nèi)部，防止燃油箱內(nèi)部發(fā)生燃燒。干燥艙和燃油箱內(nèi)部布置完畢，蓋上箱蓋3。用箱體四周的扣鎖10將箱蓋鎖好。干燥艙側(cè)面透明的觀察窗ロ 7外部放置高速相機(jī)，來記錄干燥艙I內(nèi)部的響應(yīng)。干燥艙I和燃油箱2內(nèi)部的溫度通過各自內(nèi)部的干燥艙加熱器14和燃油箱加熱器15改變。溫度調(diào)節(jié)到實(shí)驗(yàn)要求的溫度。實(shí)驗(yàn)開始，弾丸從干燥艙開ロ 5和油箱壁開ロ 13方向射入干燥艙I和燃油箱2，穿透干燥艙蒙皮19和燃油箱處油箱壁板25，在穿透油箱壁板25的過程中產(chǎn)生火花，燃油泄漏，可能引發(fā)燃燒，甚至爆炸。干燥艙側(cè)面的觀察窗ロ 7外的高速相機(jī)會(huì)記錄下這ー過程，同時(shí)干燥艙內(nèi)部的溫度傳感器11和壓カ傳感器12可以記錄下這個(gè)過程中溫度和壓カ的變化。如果壓カ超過油箱安全限制，安全泄壓蓋4將會(huì)被頂起，為干燥艙泄壓，起到保護(hù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的目的。實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)周圍要放置滅火裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行滅火。實(shí)驗(yàn)完畢，干燥艙I和燃油箱2內(nèi)部的燃油可以通過干燥艙閥門8和燃油箱閥門9分別排出。
權(quán)利要求1.一種飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括箱體、安全泄壓蓋、溫度傳感器、壓カ傳感器、干燥艙加熱器、燃油箱加熱器、ー個(gè)或多個(gè)干燥艙阻隔板、阻隔板底座、木塊、油箱壁板和蒙皮；其中 箱體內(nèi)通過固定在箱體內(nèi)壁上的箱體隔板分成干燥艙和燃油箱，其中所述干燥艙和燃油箱的體積比為I : I. 5;在箱體隔板的幾何中心有貫通的油箱開ロ，該油箱開ロ的直徑為所述箱體隔板高度的1/4 1/5 ;油箱壁板覆蓋在所述油箱開口上； 在箱體位于干燥艙一端的箱體端板的幾何中心有貫通的干燥艙開ロ，并且該干燥艙開ロ與油箱開ロ同徑且同心；蒙皮覆蓋在所述干燥艙開口上；干燥艙開ロ與油箱開ロ的圓心均位于箱體中心線上； ー個(gè)或多個(gè)干燥艙阻隔板通過阻隔板底座固定在干燥艙內(nèi)底板上，將干燥艙分成2個(gè)或2個(gè)以上的艙室； 干燥艙內(nèi)安裝有干燥艙加熱器、溫度傳感器和壓カ傳感器，在干燥艙底部有干燥艙閥門；在箱蓋位于干燥艙中部放置有安全泄壓蓋；燃油箱內(nèi)安裝有燃油箱加熱器，在燃油箱底部有燃油箱閥門；木塊放置在燃油箱內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述ー種飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，在蒙皮與該箱體端板之間有蒙皮密封墊；通過蒙皮擋板將該蒙皮壓緊并固定在該干燥艙開ロ上；在箱體位于干燥艙一端端板的外表面的幾何中心有該箱體端板的加厚層。
3.如權(quán)利要求I所述ー種飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，在油箱壁板與箱體隔板之間有油箱壁板密封墊；通過油箱壁板擋板將油箱壁板壓緊并固定在油箱開口上；在箱體隔板位于干燥艙(I) ー側(cè)表面的幾何中心有該箱體隔板的加厚層。
4.如權(quán)利要求I所述ー種飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，在干燥艙側(cè)面有觀察窗ロ。
5.如權(quán)利要求I所述ー種飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，箱體和箱蓋上有相互配合的扣鎖。
專利摘要一種飛機(jī)燃油箱周圍干燥艙起火模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過箱體隔板將箱體內(nèi)分為干燥艙和燃油箱。箱體隔板的中心有油箱開口；油箱壁板覆蓋在油箱開口上。箱體端板的中心有干燥艙開口，蒙皮覆蓋在干燥艙開口上。干燥艙開口與油箱開口同徑且同心；干燥艙開口與油箱開口均位于箱體中心線上。通過一個(gè)或多個(gè)干燥艙阻隔板將干燥艙分成2個(gè)或2個(gè)以上的艙室。干燥艙內(nèi)有干燥艙加熱器、溫度傳感器和壓力傳感器，干燥艙箱蓋中部有安全泄壓蓋。燃油箱內(nèi)有燃油箱加熱器，木塊放置在燃油箱內(nèi)。本發(fā)明能夠模擬彈丸擊穿飛機(jī)蒙皮、飛機(jī)油箱壁后，周圍干燥艙的起火情況，并記錄下干燥艙內(nèi)部溫度和壓力的變化和干燥艙內(nèi)部火焰的傳播情況，具有耗費(fèi)低、通用性強(qiáng)和使用方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B64F5/00GK202593866SQ20122015288
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者裴揚(yáng), 孟浩, 宋筆鋒, 韓慶 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)