一种蜂窝芯透气速率及封闭区域的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种蜂窝巧透气速率及封闭区域的检测方法，属于航天器复合材料技 术领域。
【背景技术】
[0002] 蜂窝夹层结构具有较高的比强度、比刚度、较好的抗疲劳性、阻巧减振性能和良好 的隔声降噪、吸声和隔热性能等，广泛应用于卫星各类结构中，如结构板、太阳翼基板、承力 筒等。
[0003] 蜂窝夹层结构是典型的轻质结构件，主要由蒙皮、蜂窝巧子和胶层组成，蜂窝夹层 结构的蒙皮有两块，其厚度比巧子高度小很多，要求具有较高的刚度和强度；蜂窝巧子则为 正交各向异性结构，沿蒙皮面内方向的刚度和强度较小；胶层是蒙皮与蜂窝巧之间的过渡 层，并提供连接强度。蜂窝夹层结构的研制是通过胶粘剂将蒙皮、蜂窝巧进行胶接装配，并 完成胶粘剂固化形成夹层结构的过程。
[0004] 由于航天器蜂窝夹层结构要经历发射段快速进入真空的过程，所W要求其具有良 好的透气性，且不能存在局部封闭区间，否则在快速进入真空且温度上升的环境影响下，将 会产生内压并可能导致蒙皮与蜂窝巧之间局部脱粘，甚至引起巧格开裂或变形，导致夹层 结构破坏。蜂窝夹层结构的蒙皮为实体结构无法透气，只能通过侣蜂窝巧实现夹层结构透 气，所W基本采用有孔蜂窝巧材。但目前缺乏有效手段对蜂窝巧材的透气速率W及夹层结 构是否存在密闭空间进行检测，所W无法在蜂窝夹层结构研制过程中控制因透气性不满足 要求而带来的风险，而只能在蜂窝夹层结构研制完成后通过热真空试验进行检验，一旦存 在不透气性区域则会导致结构损伤甚至报废。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：为克服现有技术的不足，提供一种蜂窝巧透气速 率及封闭区域的检测方法，W此来实现多种规格蜂窝巧材的透气速率的检测，同时亦可对 蜂窝夹层结构中的局部封闭区域进行检测。
[0006] 本发明的技术解决方案是：
[0007] 一种蜂窝巧透气速率及封闭区域的检测方法，具体步骤为：
[000引步骤1 ;根据待测蜂窝巧要求制作一定规格尺寸的蜂窝巧透气速率及封闭区域检 测试验件，试验件蒙皮为透明有机玻璃板，相对的两个侧边采用侣埋块密封，蜂窝巧为待测 透气速率蜂窝巧，在有机玻璃蒙皮与侧面侣埋件上设置密封槽，W增强试验件在腔体中的 密封；
[0009] 步骤2 ;将制备完成的待测试验件放入一定容积的腔体内，保证已经完成密封的 两边与腔体左右两侧密封面贴合，前后两侧面预留进、出气口，试验件与腔体之间采用密封 槽进行密封；
[0010] 步骤3 ;关闭腔体进气口的可控通断阀口，通过出气口对上述一定容积的腔体抽 真空，通过真空度传感器监测腔体内真空度，达到l(T2MI^a后停止抽真空；
[001U 步骤4 ;打开腔体进气口端可控通断阀口，通过腔体进气口将一定压力的有色气 体充入放置有蜂窝夹层的有一定真空度的试验件的空腔内；
[0012] 步骤5 ;在充入有色气体的同时，通过压力传感器监测放置有试验件的腔体内、外 的气体压力，并启动计时器开始计时；
[001引步骤6 ;待腔体内、外有色气体压力基本保持平衡，没有气流流动时，关闭进气口 可控通断阀口，结束计时器计时并记录腔体内外压力平衡所经过的时间；
[0014] 步骤7 ;通过气体流量和计时时间间隔计算待测蜂窝巧的透气速率，透气速率计 算公式为：
[0015] PaV-PiV = P〇Vi {P. - PA V
[0016] K p
[0017] 其中，Pi为抽真空后的压强，P2为压力平衡时试验件内部压强，V为试验件体积，Vi 为标准大气压下通过试件的气体量，得到透气速率为V = Vi/t，其中t为计时器检测得出的 时间间隔；
[0018] 步骤8 ;通过有色气体在蜂窝夹层试验件中的分布情况判断局部封闭区域并估算 其面积。
[0019] 本发明与现有技术相比的优点在于：本发明可W实现不同规格蜂窝巧透气速率的 检测W及蜂窝夹层结构局部封闭区域的检测，并得到蜂窝巧透气速率的量化评定指标，在 蜂窝夹层结构研制过程中检测其透气性，对控制卫星蜂窝夹层结构的研制质量具有重要意 义，该发明专利填补了我国在蜂窝巧透气速率及封闭区域检测技术领域的空白。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明检测基本流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0022] 本发明提出了一种蜂窝夹层结构蜂窝巧材透气速率及封闭区域的检测方法，根据 该方法的基本思路设计了标准蜂窝夹层结构试验件，实现了多种规格蜂窝巧材的透气速率 的检测，同时检测出了蜂窝夹层结构中的局部封闭区域。
[0023] 本发明采用一定外形尺寸的蜂窝夹层结构试验件，试验件的蜂窝巧为待检蜂窝 巧，前后两端采用专用密封装置和密封条密封，且在其中抽真空面接压力传感器和真空度 传感器，另外一个侧面通过带有可控通断阀口的管道接充满均质有色气体的压力容器，压 力传感器、真空度传感器及可控通断阀口通过控制回路与自动计时装置之间进行信息传 递。
[0024] 在蜂窝巧透气速率测试过程中，通过自动控制系统使得可控通断阀口处于断开状 态，然后开启真空系统将密封的蜂窝巧样件抽真空至一定真空压力W下。停止抽真空并识 别真空度传感器数值，待真空度传感器数值稳定在某一规定的真空压力之下后，向控制系 统发出指令，可控通断阀口处于打开状态，同时自动计时装置开始计时，在压差作用下有色 气体将迅速向蜂窝巧真空腔内扩散，待试验件两端的压力传感器数值相同时，控制系统向 计时装置发出计时结束指令。计算蜂窝巧的透气速率，完成透气速率测试。同时可根据试 验件中有色气体的分布情况，判断是否存在局部封闭区域W及封闭区域的尺寸，试件蒙皮 均采用透明材料。
[0025] 具体步骤为；步骤1 ;根据待测蜂窝巧要求制作一定规格尺寸的蜂窝巧透气速率 及封闭区域检测试验件，试验件蒙皮为透明有机玻璃板，相对的两个侧边采用侣埋块密封， 蜂窝巧为待测透气速率蜂窝巧，在有机玻璃蒙皮与侧面侣埋件上设置密封槽，W增强试验 件在腔体中的密封；
[0026] 步骤2 ;将制备完成的待测试验件放入一定容积的腔体内，保证已经完成密封的 两边与腔体左右两侧密封面贴合，前后两侧面预留进、出气口，试验件与腔体之间采用密封 槽进行密封；
[0027] 步骤3 ;关闭腔体进气口的可控通断阀口，通过出气口对上述一定容积的腔体抽 真空，通过真空度传感器监测腔体内真空度，达到后停止抽真空；
[002引步骤4;打开腔体进气口端可控通断阀n，通过腔体进气口将一定压力的有色气 体充入放置有蜂窝夹层的有一定真空度的试验件的空腔内；
[0029] 步骤5 ;在充入有色气体的同时，通过压力传感器监测放置有试验件的腔体内、外 的气体压力，并启动计时器开始计时；
[0030] 步骤6 ;待腔体内、外有色气体压力基本保持平衡，没有气流流动时，关闭进气口 可控通断阀口，结束计时器计时并记录腔体内外压力平衡所经过的时间；
[0031] 步骤7 ;通过气体流量和计时时间间隔计算待测蜂窝巧的透气速率，透气速率计 算公式为：
[0032] PaV-PiV = P〇Vi (P-. - R) V
[0033] =----
[0034] 其中，Pi为抽真空后的压强，P2为压力平衡时试验件内部压强，V为试验件体积，Vi 为标准大气压下通过试件的气体量，得到透气速率为V = Vi/t，其中t为计时器检测得出的 时间间隔；
[0035] 步骤8 ;通过有色气体在蜂窝夹层试验件中的分布情况判断局部封闭区域并确定 其面积。
[0036] 使用本发明可W实现不同规格蜂窝巧透气速率的检测W及蜂窝夹层结构局部封 闭区域的检测，并得到蜂窝巧透气速率的量化评定指标，在蜂窝夹层结构研制过程中检测 其透气性，对控制卫星蜂窝夹层结构的研制质量具有重要意义。该发明专利填补了我国在 蜂窝巧透气速率及封闭区域检测技术领域的空白。
[0037] 本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。
【主权项】
1. 一种蜂窝芯透气速率及封闭区域的检测方法，其特征在于，具体步骤为： 步骤1:根据待测蜂窝芯要求制作一定规格尺寸的蜂窝芯透气速率及封闭区域检测试 验件，试验件蒙皮为透明有机玻璃板，相对的两个侧边采用铝埋块密封，蜂窝芯为待测透 气速率蜂窝芯，在有机玻璃蒙皮与侧面铝埋件上设置密封槽，以增强试验件在腔体中的密 封； 步骤2 :将制备完成的待测试验件放入一定容积的腔体内，保证已经完成密封的两边 与腔体左右两侧密封面贴合，前后两侧面预留进、出气口，试验件与腔体之间采用密封槽进 行密封； 步骤3 :关闭腔体进气口的可控通断阀门，通过出气口对上述一定容积的腔体抽真空， 通过真空度传感器监测腔体内真空度，达到l〇_2MPa以下后停止抽真空； 步骤4:打开腔体进气口端可控通断阀门，通过腔体进气口将有色气体充入放置有蜂 窝夹层的试验件的空腔内； 步骤5 :在充入有色气体的同时，通过压力传感器监测放置有试验件的腔体内、外的气 体压力，并启动计时器开始计时； 步骤6 :待腔体内、外有色气体压力保持平衡，没有气流流动时，关闭进气口可控通断 阀门，结束计时器计时并记录腔体内外压力平衡所经过的时间； 步骤7 :通过气体流量和计时时间间隔计算待测蜂窝芯的透气速率，透气速率计算公 式为： P2V-PJ=
其中，Pi为抽真空后的压强，p2为压力平衡时试验件内部压强，v为试验件体积，ViS标准大气压下通过试件的气体量，得到透气速率为V=V/t，其中t为计时器检测得出的时 间间隔； 步骤8 :通过有色气体在蜂窝夹层试验件中的分布情况判断局部封闭区域并估算其面 积。
【专利摘要】本发明公开了一种蜂窝芯透气速率及封闭区域的检测方法，实现步骤包括：制作蜂窝芯透气速率及封闭区域检测试验件，将试验件放入一定容积的腔体内，并保证两侧面密封，关闭腔体进气口的可控通断阀门，通过出气口对上述一定容积的腔体抽真空，打开腔体进气口端可控通断阀门，通过压力传感器监测放置有试验件的腔体内、外的气体压力，并启动计时器开始计时，关闭进气口可控通断阀门，计算待测蜂窝芯的透气速率，判断局部封闭区域并估算其面积。本发明在蜂窝夹层结构研制过程中检测其透气性，对控制卫星蜂窝夹层结构的研制质量具有重要意义，该发明专利填补了我国在蜂窝芯透气速率及封闭区域检测技术领域的空白。
【IPC分类】G01N15-08, G01B13-20
【公开号】CN104568695
【申请号】CN201410800124
【发明人】刘佳, 宫顼, 郑建虎, 张玉生
【申请人】北京卫星制造厂
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月19日