本發(fā)明涉及沖擊動力學試驗技術及航空發(fā)動機外物吞咽適航符合性驗證技術，特別是一種航空發(fā)動機抗鳥撞擊損傷試驗技術。
背景技術：
航空發(fā)動機工作時經常會吸入飛鳥，飛鳥撞擊高速旋轉的葉片，可能造成葉片變形、掉塊、缺口等損傷，嚴重影響發(fā)動機的安全工作。世界各航空強國均高度重視發(fā)動機葉片的鳥撞擊損傷問題，并針對鳥撞擊葉片的情況開展了大量的試驗與分析工作，并以設計準則、軍標規(guī)范或適航條例等形式規(guī)定了鳥撞擊葉片試驗的規(guī)范要求與試驗程序。目前各規(guī)范和條例均指出可以用模擬鳥替代真鳥進行鳥撞擊試驗，國內外業(yè)界均推薦長徑比為2的圓柱體或兩端橢球圓柱體作為模擬鳥的形狀，采用一定質量和配比的明膠粉末和水制備的明膠為模擬鳥所用的材料。目前使用的明膠模擬鳥彈存在以下問題：1)明膠模擬鳥彈彈體含有大量的水，彈體較軟，制備好后在重力作用下明膠彈體會部分下垂，造成形狀變化，且難以持??；2)當明膠模擬鳥彈在發(fā)射過程中加速和出膛階段，由于彈體加速度的巨大變化，明膠模擬鳥彈本身的強度不足以支撐由于加速度變化帶來的彈體慣性內力，會導致明膠模擬鳥彈在飛行過程中產生較大的變形，如原來是圓柱形模擬鳥可能變成紡錘形，沙漏型，甚至碎裂，致使試驗失??；3)由于明膠模擬鳥彈的隨機變形導致每次試驗時模擬鳥的撞擊形態(tài)和撞擊效果的差別較大，試驗的準確性和重復性不佳。上述缺點制約了明膠模擬鳥彈在撞擊試驗和符合性驗證工作中的使用。因此，必須發(fā)展一種保型明膠模擬鳥彈，提高鳥撞擊試驗的準確性和重復性。
技術實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種能夠保持明膠彈身預設形狀、在發(fā)射過程中彈身變形小、適用于鳥彈撞擊試驗的骨架增強保型明膠鳥彈及其制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明骨架增強保型明膠鳥彈可采用如下技術方案：
一種骨架增強保型明膠鳥彈，包括明膠彈身及包裹在明膠彈身內部的骨架框架。
本發(fā)明通過在明膠彈身內部設置骨架框架，骨架框架具有一定的強度和剛度，可以抵抗重力和小過載帶來的影響，從而能夠使較柔軟的明膠材料依附在骨架框架上而保持預設形狀。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠防止現(xiàn)有明膠模擬鳥彈在發(fā)射過程中的大變形而導致預設撞擊效果的偏差，可以發(fā)射任意預設形狀的明膠模擬鳥彈開展撞擊試驗。
優(yōu)選的，所述骨架框架包括若干圓環(huán)狀且同軸設置的周向骨架、連接各個周向骨架外側的軸向骨架、固定在周向骨架內側且交叉的徑向骨架；所述周向骨架圍繞明膠彈身的橫截面設置，軸向骨架沿明膠彈身的縱長方向延伸。從而能夠使明膠彈身的軸向、周向、徑向均有骨架支撐，更好的使明膠彈身保持預設形狀。
優(yōu)選的，所述骨架為聚苯乙烯材質。聚苯乙烯密度小，容易加工成棒狀或環(huán)狀零件，方便用有機膠水粘結搭建，且材料為脆性，在準靜態(tài)及低過載條件下，由材料制成的零件及黏貼而成的支撐骨架框架具有一定的強度和剛度，可以抵抗重力和小過載帶來的影響而保持完成，明膠材料依附在支撐骨架上，可以保持預設形狀；在極端過載條件下，支撐骨架由于其脆性可快速破壞和碎裂，不影響明膠模擬鳥彈的流變特性。以及骨架材質也可以用聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯及其他有相同特性的材質替代，同樣能夠實現(xiàn)上述效果。
優(yōu)選的，所述骨架中最外側的周向骨架上設置有模具支點，以方便骨架在制造過程中在模具中的定位。
而本發(fā)明骨架增強保型明膠鳥彈的制備方法包括以下步驟：
(1)、設計明膠鳥彈的形狀、尺寸與骨架尺寸；
(2)、采用材料鑄造或拉絲制備骨架，并將制備的骨架組成骨架框架，骨架框架上預留有多個模具支點；
(3)、提供明膠彈身制備模具，將骨架框架放入該制備模具中；
(4)、將熱明膠水溶液注入制備模具并包裹骨架框架，待熱明膠水溶液冷卻固化后取出明膠鳥彈，即制備完成。
優(yōu)選的，在步驟(2)中，對骨架進行表面粗糙處理，并將骨架通過膠水粘結的方式組裝固定為骨架框架。
附圖說明
圖1是本發(fā)明中的明膠鳥彈結構示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1所示，一種骨架增強保型明膠鳥彈，包括明膠彈身1及包裹在明膠彈身內部的骨架框架。在本實施方式中所述骨架框架包括若干圓環(huán)狀且同軸設置的周向骨架2、連接各個周向骨架2外側的軸向骨架3、固定在周向骨架2內側且交叉的徑向骨架4。所述周向骨架2圍繞明膠彈身1的橫截面設置，軸向骨架沿明膠彈身的縱長方向延伸。骨架框架用于保持鳥彈彈體外形和抵抗發(fā)射時加速度變化慣性力導致的彈體變形，明膠彈身提供撞擊目標時產生的流變沖擊載荷。
在本實施方式中，為了在明膠彈身內增加骨架的情況下仍能夠滿足對鳥彈的使用和試驗要求，將骨架為聚苯乙烯材質制作，其構成增強支撐骨架的材料密度小，容易加工成棒狀或環(huán)狀零件，方便用有機膠水粘結搭建，且材料為脆性，在準靜態(tài)及低過載條件下，由材料制成的零件及黏貼而成的支撐骨架框架具有一定的強度和剛度，可以抵抗重力和小過載帶來的影響而保持完成，明膠材料依附在支撐骨架上，可以保持預設形狀；在極端過載條件下，支撐骨架由于其脆性可快速破壞和碎裂，不影響明膠模擬鳥彈的流變特性。支撐骨架所用零件表面加工成粗糙表面，方面明膠體粘結于上，支撐骨架外設置多個模具支點5，保證支撐骨架整體在明膠彈模具內位于準確的空間位置，保證明膠可以完全包裹在支撐骨架上形成彈體。
本發(fā)明提供上述鳥彈的制備方法為，包括以下步驟：
(1)、設計明膠鳥彈的形狀、尺寸與骨架尺寸；
(2)、采用材料鑄造或拉絲制備骨架，并將制備的骨架組成骨架框架，骨架框架上預留有多個模具支點；另外在本步驟中，對骨架進行表面粗糙處理，并將骨架通過膠水粘結的方式組裝固定為骨架框架；
(3)、提供明膠彈身制備模具，將骨架框架放入該制備模具中；
(4)、將熱明膠水溶液注入制備模具并包裹骨架框架，待熱明膠水溶液冷卻固化后取出明膠鳥彈，即制備完成。
下面以長徑比為2的圓柱形骨架增強明膠模擬鳥彈的制備為例進行進一步的說明。所述明膠彈身為長徑比2的圓柱形狀；鳥彈整體質量是1.5kg?？紫堵?0％的明膠比重約為0.95，經計算，模擬鳥模具尺寸為：底面半徑為5cm，長度為20cm，以此尺寸為依據(jù)設計制作支撐骨架與模擬鳥彈。
設計完成后，通過以下步驟制作：
1、增強骨架預制件為直棒狀或環(huán)狀；
2、采用聚苯乙烯聚合物支撐的棒狀預制件骨架，加熱彎曲成預定形狀，對表面進行磨毛等粗糙處理；
3、將棒狀的軸向骨架、徑向骨架以及環(huán)裝的周向骨架粘連成整體骨架框架，并在骨架框架外側固定位置黏貼支點；
4、將支撐骨架放入明膠鳥體制備模具，保證正確的空間位置；
5、將制備好的熱明膠水溶液注入模具，待冷卻固化后取出明膠鳥彈用于試驗。