專利名稱：一種測(cè)試航空飛行器材料抗冰雹撞擊的試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)試材料抗冰雹撞擊試驗(yàn)的方法，尤其是一種測(cè)試航空飛行器材料 抗冰雹撞擊的試驗(yàn)方法，屬于航空飛行器材料的性能試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在飛行器穿越冰霍云或者地面設(shè)備暴露在降雹區(qū)內(nèi)，飛行器和地面設(shè)備將受到冰雹的撞 擊而產(chǎn)生直接或間接的破壞。冰雹撞擊試驗(yàn)?zāi)壳皣?guó)內(nèi)還沒有見到相關(guān)報(bào)道，國(guó)外美國(guó)有相關(guān) 的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)與冰雹的發(fā)射過(guò)程及發(fā)射系統(tǒng)沒有做詳細(xì)的闡述和要求。對(duì)于國(guó)內(nèi)采用和 冰雹撞擊試驗(yàn)相同原理開展的鳥撞試驗(yàn)，其試驗(yàn)的過(guò)程和控制均為手工控制， 一般采用破膜 式的發(fā)射方法。破膜式手工發(fā)射控制的缺點(diǎn)是發(fā)射時(shí)間無(wú)法得到精確控制，每次的發(fā)射時(shí)間 均有較大變化，同時(shí)發(fā)射時(shí)間無(wú)法達(dá)到微秒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，單次發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于需要在短時(shí) 間內(nèi)(l分鐘)連續(xù)進(jìn)行多次發(fā)射試驗(yàn)的冰雹試驗(yàn)，手工發(fā)射系統(tǒng)無(wú)法做到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是模擬冰雹撞擊試驗(yàn)的方法，為了保證和鑒定飛行器和地面設(shè)備能夠承受 冰雹的撞擊或者被撞擊后其材料的特性仍然在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案 一種測(cè)試航空飛行器材料抗冰雹撞擊的試驗(yàn)方法，包括如下步驟
(1) 預(yù)處理步驟在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下檢查試驗(yàn)材料外觀是否完好，有無(wú)破損，用照相機(jī) 拍下試驗(yàn)材料外觀圖片，以便試驗(yàn)前后進(jìn)行對(duì)比；
(2) 試驗(yàn)材料安裝步驟
A、 用壓緊機(jī)構(gòu)將試驗(yàn)材料固定在支架上，支架上設(shè)有調(diào)節(jié)器，試驗(yàn)材料可以通過(guò)調(diào)節(jié) 器上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置；
B、 將所述支架通過(guò)地腳螺栓緊固于地面上；
C、 用保護(hù)罩將所述支架罩上，調(diào)整試驗(yàn)材料位置，使試驗(yàn)材料彈著點(diǎn)與空氣炮中軸線 在一條線上，試驗(yàn)材料和空氣炮中軸線成垂直狀態(tài)；
(3) 檢査安放試驗(yàn)儀器設(shè)備，包括如下步驟D、 正常啟動(dòng)冰雹發(fā)射控制裝置；
E、 試運(yùn)行氣體增壓裝置，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；
F、 試運(yùn)行空氣炮中的上彈裝置，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；
(4) 預(yù)發(fā)射步驟
G、 將冰雹彈從小于一18。C環(huán)境中取出后，在不大于2秒的時(shí)間內(nèi)，放置于發(fā)射彈倉(cāng)在 2秒內(nèi)完成發(fā)射，連續(xù)發(fā)射兩發(fā)冰雹彈，以確定正確的試驗(yàn)壓力，觀察彈著點(diǎn)位置；
H、 在冰雹發(fā)射的同時(shí)試運(yùn)行測(cè)速裝置、高速攝影裝置是否無(wú)故障，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢 修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；
(5) 正式發(fā)射步驟
J、啟動(dòng)氣體增壓裝置，使氣體壓力到達(dá)預(yù)定值，釆用發(fā)射控制裝置對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行冰 雹撞擊試驗(yàn)，在1分鐘內(nèi)對(duì)同一試驗(yàn)材料發(fā)射6發(fā)冰雹； K、用測(cè)速裝置記錄每發(fā)冰雹的發(fā)射速度；
L、用高速攝影機(jī)記錄下第一發(fā)至第五發(fā)撞擊試驗(yàn)后試驗(yàn)材料的圖片，以及第六發(fā)冰雹 撞擊試驗(yàn)材料的撞擊瞬間影像；
(6) 檢査步驟檢査試驗(yàn)材料的外觀，將其與步驟(5)中L步所述的圖片以及步驟(1) 中所述的圖片進(jìn)行比對(duì)，并進(jìn)行記錄。
有益效果按照給出的冰雹撞擊試驗(yàn)程序和方法開展對(duì)應(yīng)試驗(yàn)，可以保證冰雹撞擊試驗(yàn) 的規(guī)范性、正確性和結(jié)果的一致性?？梢詾樵u(píng)估航空飛行器和地面設(shè)備承受冰雹撞擊發(fā)生的 損傷，提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式
圖l為本發(fā)明的流程圖2為本發(fā)明的發(fā)射壓力與發(fā)射速度的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
如

圖1所示，航空飛行器材料抗冰雹撞擊試驗(yàn)系統(tǒng)，由發(fā)射控制裝置、空氣炮及其上彈 裝置、支架、氣體增壓裝置、測(cè)速裝置、高速攝影裝置等組成。
其中發(fā)射控制裝置、空氣炮及其上彈裝置、支架為以氣體炮原理進(jìn)行冰雹發(fā)射試驗(yàn)的常 用裝置，氣體增壓裝置可采用空氣壓縮機(jī)，測(cè)速裝置可采用測(cè)速儀，測(cè)速精度在正負(fù)1%即可； 對(duì)于高速攝影裝置，可采用Photron FastCAM Ultima APX高速數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，高速數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的照明條件和控制儀器應(yīng)能在撞擊全過(guò)程使攝影機(jī)調(diào)整到每秒拍攝幅數(shù)公式為 F=1000+16. 4V;式中，F(xiàn):曝光速度，單位拍攝幅數(shù)/秒；V:冰雹速度，單位m/s;假設(shè)
本次試驗(yàn)要求的撞擊速度為150米/秒，則本次試驗(yàn)要求的曝光速度F=1000+16. 4 xl50=3460 幀/秒，本系統(tǒng)所配置的高速數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，最高曝光速率為32000幀/S。另外，本發(fā)明的試 驗(yàn)支架裝置可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)材料上下、旋轉(zhuǎn)可調(diào)。在試驗(yàn)材料周圍設(shè)有保護(hù)罩，防止彈丸碎片 飛出，確保試驗(yàn)過(guò)程中人員安全。
冰雹彈丸制作根據(jù)試驗(yàn)要求的冰雹彈丸尺寸，設(shè)計(jì)相應(yīng)的冰雹彈丸模。在冰雹模合模
后，應(yīng)保證冰雹模中空氣的順利排除，避免冰雹彈丸中出現(xiàn)氣泡。將冰雹模放入小于一18'C 環(huán)境中，凍結(jié)成冰。將冰雹模取出，并置于室溫水中，當(dāng)冰雹模接縫出現(xiàn)冰狀，速將冰雹模 從水中取出。然后將冰雹模打開，取出冰雹彈丸，檢査是否有開裂或氣泡，如沒有速置于塑 料袋內(nèi)(塑料袋事先置于低于一18。 C環(huán)境中)，放置在低于一18° C環(huán)境中。冰雹在低于一 18° C環(huán)境中至少放置4小時(shí)后，方可用于試驗(yàn)。
上述準(zhǔn)備工作做好，可以進(jìn)行航空飛行器材料抗冰雹撞擊試驗(yàn)，具體步驟為-
(1) 預(yù)處理步驟在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下檢査試驗(yàn)材料外觀是否完好，有無(wú)破損，用照相機(jī) 拍下試驗(yàn)材料外觀圖片，以便試驗(yàn)前后進(jìn)行對(duì)比；
(2) 試驗(yàn)材料安裝步驟
A、 用壓緊機(jī)構(gòu)將試驗(yàn)材料固定在支架上，支架上設(shè)有調(diào)節(jié)器，試驗(yàn)材料可以通過(guò)調(diào)節(jié) 器上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置；
B、 將所述支架通過(guò)地腳螺栓緊固于地面上；
C、 用保護(hù)罩將所述支架罩上，調(diào)整試驗(yàn)材料位置，使試驗(yàn)材料彈著點(diǎn)與空氣炮中軸線 在一條線上，試驗(yàn)材料和空氣炮中軸線成垂直狀態(tài)；
(3) 檢查安放試驗(yàn)儀器設(shè)備，包括如下步驟
D、 正常啟動(dòng)冰雹發(fā)射控制裝置；
E、 試運(yùn)行氣體增壓裝置，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；
F、 試運(yùn)行空氣炮中的上彈裝置，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；
(4) 預(yù)發(fā)射步驟
G、 將冰雹彈從小于一18。C環(huán)境中取出后，在不大于2秒的時(shí)間內(nèi)，放置于發(fā)射彈倉(cāng)在 2秒內(nèi)完成發(fā)射，連續(xù)發(fā)射兩發(fā)冰雹彈，以確定正確的試驗(yàn)壓力，觀察彈著點(diǎn)位置；
H、 在冰雹發(fā)射的同時(shí)試運(yùn)行測(cè)速裝置、高速攝影裝置是否無(wú)故障，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢 修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；(5) 正式發(fā)射步驟
J、啟動(dòng)氣體增壓裝置，使氣體壓力到達(dá)預(yù)定值，采用發(fā)射控制裝置對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行冰 雹撞擊試驗(yàn)，在1分鐘內(nèi)對(duì)同一試驗(yàn)材料發(fā)射6發(fā)冰雹； K、用測(cè)速裝置記錄每發(fā)冰雹的發(fā)射速度；
L、用高速攝影機(jī)記錄下第一發(fā)至第五發(fā)撞擊試驗(yàn)后試驗(yàn)材料的圖片，以及第六發(fā)冰雹 撞擊試驗(yàn)材料的撞擊瞬間影像；
(6) 檢査步驟檢查試驗(yàn)材料的外觀，將其與步驟(5)中L步所述的圖片以及步驟(1)
中所述的圖片進(jìn)行比對(duì)，并進(jìn)行記錄。
在上述第(5)步驟，即正式發(fā)射步驟中，壓力的預(yù)訂值可根據(jù)如圖2所示，為冰雹撞 擊試驗(yàn)發(fā)射速度與氣體壓力的關(guān)系圖，因?yàn)椴煌脑囼?yàn)要求冰雹的撞擊速度也不一樣，當(dāng)氣 體壓力為0 25個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)(即大約0 2.5帕)，發(fā)射速度在0 330米/秒之間變化；如 當(dāng)試驗(yàn)要求冰雹的撞擊速度為150米/秒時(shí)，可釆用增壓控制器啟動(dòng)空氣壓縮泵增加壓力，當(dāng) 壓力達(dá)到8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，控制閥啟動(dòng)冰雹彈丸的發(fā)射速度為大約為150米/秒。若想增加 發(fā)射的速度，只要適當(dāng)?shù)目刂瓶諝鈮嚎s泵增加壓力即可，具體的冰雹發(fā)射速度與氣體壓力的 關(guān)系可參考圖2。
本發(fā)明的測(cè)試航空飛行器材料抗冰雹撞擊的試驗(yàn)方法，采用高壓氣體構(gòu)成的一級(jí)氣體炮 原理，利用高壓氣體在瞬間釋放產(chǎn)生的高壓，推動(dòng)氣體炮彈倉(cāng)內(nèi)彈丸產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)并撞擊到 目標(biāo)上，可以保證冰雹撞擊試驗(yàn)的規(guī)范性、正確性和結(jié)果的一致性。同時(shí)為評(píng)估航空飛行器 和地面設(shè)備承受冰雹撞擊發(fā)生的損傷，提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)試航空飛行器材料抗冰雹撞擊的試驗(yàn)方法，其特征在于包括如下步驟(1)預(yù)處理步驟在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下檢查試驗(yàn)材料外觀是否完好，有無(wú)破損，用照相機(jī)拍下試驗(yàn)材料外觀圖片，以便試驗(yàn)前后進(jìn)行對(duì)比；(2)試驗(yàn)材料安裝步驟A、用壓緊機(jī)構(gòu)將試驗(yàn)材料固定在支架上，支架上設(shè)有調(diào)節(jié)器，試驗(yàn)材料可以通過(guò)調(diào)節(jié)器上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置；B、將所述支架通過(guò)地腳螺栓緊固于地面上；C、用保護(hù)罩將所述支架罩上，調(diào)整試驗(yàn)材料位置，使試驗(yàn)材料彈著點(diǎn)與空氣炮中軸線在一條線上，試驗(yàn)材料和空氣炮中軸線成垂直狀態(tài)；(3)檢查安放試驗(yàn)儀器設(shè)備，包括如下步驟D、正常啟動(dòng)冰雹發(fā)射控制裝置；E、試運(yùn)行氣體增壓裝置，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；F、試運(yùn)行空氣炮中的上彈裝置，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；(4)預(yù)發(fā)射步驟G、將冰雹彈從小于—18℃環(huán)境中取出后，在不大于2秒的時(shí)間內(nèi)，放置于發(fā)射彈倉(cāng)在2秒內(nèi)完成發(fā)射，連續(xù)發(fā)射兩發(fā)冰雹彈，以確定正確的試驗(yàn)壓力，觀察彈著點(diǎn)位置；H、在冰雹發(fā)射的同時(shí)試運(yùn)行測(cè)速裝置、高速攝影裝置是否無(wú)故障，當(dāng)有故障時(shí)及時(shí)檢修，當(dāng)無(wú)故障時(shí)進(jìn)入下一步；(5)正式發(fā)射步驟J、啟動(dòng)氣體增壓裝置，使氣體壓力到達(dá)預(yù)定值，采用發(fā)射控制裝置對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行冰雹撞擊試驗(yàn)，在1分鐘內(nèi)對(duì)同一試驗(yàn)材料發(fā)射6發(fā)冰雹；K、用測(cè)速裝置記錄每發(fā)冰雹的發(fā)射速度；L、用高速攝影機(jī)記錄下第一發(fā)至第五發(fā)撞擊試驗(yàn)后試驗(yàn)材料的圖片，以及第六發(fā)冰雹撞擊試驗(yàn)材料的撞擊瞬間影像；(6)檢查步驟檢查試驗(yàn)材料的外觀，將其與步驟(5)中L步所述的圖片以及步驟(1)中所述的圖片進(jìn)行比對(duì)，并進(jìn)行記錄。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測(cè)試航空飛行器材料抗冰雹撞擊的試驗(yàn)方法，本發(fā)明是模擬冰雹撞擊試驗(yàn)的方法，為了保證和鑒定飛行器和地面設(shè)備能夠承受冰雹的撞擊或者被撞擊后其材料的特性仍然在設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)而采用的測(cè)試方法，包括檢查試驗(yàn)材料外觀是否完好的預(yù)處理，試驗(yàn)材料的安裝，啟動(dòng)運(yùn)行冰雹發(fā)射控制裝置、氣體增壓裝置和上彈裝置，預(yù)發(fā)射和正式發(fā)射幾個(gè)步驟。按照本試驗(yàn)方法，可以保證冰雹撞擊試驗(yàn)的規(guī)范性、正確性和結(jié)果的一致性?？梢詾樵u(píng)估航空飛行器和地面設(shè)備承受冰雹撞擊發(fā)生的損傷，提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N3/30GK101446534SQ20081024294
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者尤志芳, 紅 易, 薛澄岐 申請(qǐng)人:東南大學(xué)