专利名称：一种测试航空飞行器材料抗冰雹撞击的试验方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测试材料抗冰雹撞击试验的方法，尤其是一种测试航空飞行器材料 抗冰雹撞击的试验方法，属于航空飞行器材料的性能试验的技术领域。
背景技术：
在飞行器穿越冰霍云或者地面设备暴露在降雹区内，飞行器和地面设备将受到冰雹的撞 击而产生直接或间接的破坏。冰雹撞击试验目前国内还没有见到相关报道，国外美国有相关 的试验标准，但对与冰雹的发射过程及发射系统没有做详细的阐述和要求。对于国内采用和 冰雹撞击试验相同原理开展的鸟撞试验，其试验的过程和控制均为手工控制， 一般采用破膜 式的发射方法。破膜式手工发射控制的缺点是发射时间无法得到精确控制，每次的发射时间 均有较大变化，同时发射时间无法达到微秒级标准，单次发射准备时间长，对于需要在短时 间内(l分钟)连续进行多次发射试验的冰雹试验，手工发射系统无法做到。
发明内容
本发明的目的是模拟冰雹撞击试验的方法，为了保证和鉴定飞行器和地面设备能够承受 冰雹的撞击或者被撞击后其材料的特性仍然在设计的范围内。 本发明为实现上述发明目的，采用如下技术方案 一种测试航空飞行器材料抗冰雹撞击的试验方法，包括如下步骤
(1) 预处理步骤在标准大气条件下检查试验材料外观是否完好，有无破损，用照相机 拍下试验材料外观图片，以便试验前后进行对比；
(2) 试验材料安装步骤
A、 用压紧机构将试验材料固定在支架上，支架上设有调节器，试验材料可以通过调节 器上下移动和旋转调整位置；
B、 将所述支架通过地脚螺栓紧固于地面上；
C、 用保护罩将所述支架罩上，调整试验材料位置，使试验材料弹着点与空气炮中轴线 在一条线上，试验材料和空气炮中轴线成垂直状态；
(3) 检査安放试验仪器设备，包括如下步骤D、 正常启动冰雹发射控制装置；
E、 试运行气体增压装置，当有故障时及时检修，当无故障时进入下一步；
F、 试运行空气炮中的上弹装置，当有故障时及时检修，当无故障时进入下一步；
(4) 预发射步骤
G、 将冰雹弹从小于一18。C环境中取出后，在不大于2秒的时间内，放置于发射弹仓在 2秒内完成发射，连续发射两发冰雹弹，以确定正确的试验压力，观察弹着点位置；
H、 在冰雹发射的同时试运行测速装置、高速摄影装置是否无故障，当有故障时及时检 修，当无故障时进入下一步；
(5) 正式发射步骤
J、启动气体增压装置，使气体压力到达预定值，釆用发射控制装置对试验材料进行冰 雹撞击试验，在1分钟内对同一试验材料发射6发冰雹； K、用测速装置记录每发冰雹的发射速度；
L、用高速摄影机记录下第一发至第五发撞击试验后试验材料的图片，以及第六发冰雹 撞击试验材料的撞击瞬间影像；
(6) 检査步骤检査试验材料的外观，将其与步骤(5)中L步所述的图片以及步骤(1) 中所述的图片进行比对，并进行记录。
有益效果按照给出的冰雹撞击试验程序和方法开展对应试验，可以保证冰雹撞击试验 的规范性、正确性和结果的一致性。可以为评估航空飞行器和地面设备承受冰雹撞击发生的 损伤，提供可靠的试验数据。
具体实施例方式
图l为本发明的流程图2为本发明的发射压力与发射速度的关系图。
具体实施例方式
如
图1所示，航空飞行器材料抗冰雹撞击试验系统，由发射控制装置、空气炮及其上弹 装置、支架、气体增压装置、测速装置、高速摄影装置等组成。
其中发射控制装置、空气炮及其上弹装置、支架为以气体炮原理进行冰雹发射试验的常 用装置，气体增压装置可采用空气压縮机，测速装置可采用测速仪，测速精度在正负1%即可； 对于高速摄影装置，可采用Photron FastCAM Ultima APX高速数字摄影机，高速数字摄影机的照明条件和控制仪器应能在撞击全过程使摄影机调整到每秒拍摄幅数公式为 F=1000+16. 4V;式中，F:曝光速度，单位拍摄幅数/秒；V:冰雹速度，单位m/s;假设
本次试验要求的撞击速度为150米/秒，则本次试验要求的曝光速度F=1000+16. 4 xl50=3460 帧/秒，本系统所配置的高速数字摄影机，最高曝光速率为32000帧/S。另外，本发明的试 验支架装置可以实现试验材料上下、旋转可调。在试验材料周围设有保护罩，防止弹丸碎片 飞出，确保试验过程中人员安全。
冰雹弹丸制作根据试验要求的冰雹弹丸尺寸，设计相应的冰雹弹丸模。在冰雹模合模
后，应保证冰雹模中空气的顺利排除，避免冰雹弹丸中出现气泡。将冰雹模放入小于一18'C 环境中，冻结成冰。将冰雹模取出，并置于室温水中，当冰雹模接缝出现冰状，速将冰雹模 从水中取出。然后将冰雹模打开，取出冰雹弹丸，检査是否有开裂或气泡，如没有速置于塑 料袋内(塑料袋事先置于低于一18。 C环境中)，放置在低于一18° C环境中。冰雹在低于一 18° C环境中至少放置4小时后，方可用于试验。
上述准备工作做好，可以进行航空飞行器材料抗冰雹撞击试验，具体步骤为-
(1) 预处理步骤在标准大气条件下检査试验材料外观是否完好，有无破损，用照相机 拍下试验材料外观图片，以便试验前后进行对比；
(2) 试验材料安装步骤
A、 用压紧机构将试验材料固定在支架上，支架上设有调节器，试验材料可以通过调节 器上下移动和旋转调整位置；
B、 将所述支架通过地脚螺栓紧固于地面上；
C、 用保护罩将所述支架罩上，调整试验材料位置，使试验材料弹着点与空气炮中轴线 在一条线上，试验材料和空气炮中轴线成垂直状态；
(3) 检查安放试验仪器设备，包括如下步骤
D、 正常启动冰雹发射控制装置；
E、 试运行气体增压装置，当有故障时及时检修，当无故障时进入下一步；
F、 试运行空气炮中的上弹装置，当有故障时及时检修，当无故障时进入下一步；
(4) 预发射步骤
G、 将冰雹弹从小于一18。C环境中取出后，在不大于2秒的时间内，放置于发射弹仓在 2秒内完成发射，连续发射两发冰雹弹，以确定正确的试验压力，观察弹着点位置；
H、 在冰雹发射的同时试运行测速装置、高速摄影装置是否无故障，当有故障时及时检 修，当无故障时进入下一步；(5) 正式发射步骤
J、启动气体增压装置，使气体压力到达预定值，采用发射控制装置对试验材料进行冰 雹撞击试验，在1分钟内对同一试验材料发射6发冰雹； K、用测速装置记录每发冰雹的发射速度；
L、用高速摄影机记录下第一发至第五发撞击试验后试验材料的图片，以及第六发冰雹 撞击试验材料的撞击瞬间影像；
(6) 检査步骤检查试验材料的外观，将其与步骤(5)中L步所述的图片以及步骤(1)
中所述的图片进行比对，并进行记录。
在上述第(5)步骤，即正式发射步骤中，压力的预订值可根据如图2所示，为冰雹撞 击试验发射速度与气体压力的关系图，因为不同的试验要求冰雹的撞击速度也不一样，当气 体压力为0 25个标准大气压时(即大约0 2.5帕)，发射速度在0 330米/秒之间变化；如 当试验要求冰雹的撞击速度为150米/秒时，可釆用增压控制器启动空气压縮泵增加压力，当 压力达到8个标准大气压时，控制阀启动冰雹弹丸的发射速度为大约为150米/秒。若想增加 发射的速度，只要适当的控制空气压縮泵增加压力即可，具体的冰雹发射速度与气体压力的 关系可参考图2。
本发明的测试航空飞行器材料抗冰雹撞击的试验方法，采用高压气体构成的一级气体炮 原理，利用高压气体在瞬间释放产生的高压，推动气体炮弹仓内弹丸产生高速运动并撞击到 目标上，可以保证冰雹撞击试验的规范性、正确性和结果的一致性。同时为评估航空飞行器 和地面设备承受冰雹撞击发生的损伤，提供可靠的试验数据。
权利要求
1、一种测试航空飞行器材料抗冰雹撞击的试验方法，其特征在于包括如下步骤(1)预处理步骤在标准大气条件下检查试验材料外观是否完好，有无破损，用照相机拍下试验材料外观图片，以便试验前后进行对比；(2)试验材料安装步骤A、用压紧机构将试验材料固定在支架上，支架上设有调节器，试验材料可以通过调节器上下移动和旋转调整位置；B、将所述支架通过地脚螺栓紧固于地面上；C、用保护罩将所述支架罩上，调整试验材料位置，使试验材料弹着点与空气炮中轴线在一条线上，试验材料和空气炮中轴线成垂直状态；(3)检查安放试验仪器设备，包括如下步骤D、正常启动冰雹发射控制装置；E、试运行气体增压装置，当有故障时及时检修，当无故障时进入下一步；F、试运行空气炮中的上弹装置，当有故障时及时检修，当无故障时进入下一步；(4)预发射步骤G、将冰雹弹从小于—18℃环境中取出后，在不大于2秒的时间内，放置于发射弹仓在2秒内完成发射，连续发射两发冰雹弹，以确定正确的试验压力，观察弹着点位置；H、在冰雹发射的同时试运行测速装置、高速摄影装置是否无故障，当有故障时及时检修，当无故障时进入下一步；(5)正式发射步骤J、启动气体增压装置，使气体压力到达预定值，采用发射控制装置对试验材料进行冰雹撞击试验，在1分钟内对同一试验材料发射6发冰雹；K、用测速装置记录每发冰雹的发射速度；L、用高速摄影机记录下第一发至第五发撞击试验后试验材料的图片，以及第六发冰雹撞击试验材料的撞击瞬间影像；(6)检查步骤检查试验材料的外观，将其与步骤(5)中L步所述的图片以及步骤(1)中所述的图片进行比对，并进行记录。
全文摘要
本发明公开了一种用于测试航空飞行器材料抗冰雹撞击的试验方法，本发明是模拟冰雹撞击试验的方法，为了保证和鉴定飞行器和地面设备能够承受冰雹的撞击或者被撞击后其材料的特性仍然在设计的范围内而采用的测试方法，包括检查试验材料外观是否完好的预处理，试验材料的安装，启动运行冰雹发射控制装置、气体增压装置和上弹装置，预发射和正式发射几个步骤。按照本试验方法，可以保证冰雹撞击试验的规范性、正确性和结果的一致性。可以为评估航空飞行器和地面设备承受冰雹撞击发生的损伤，提供可靠的试验数据。
文档编号G01N3/30GK101446534SQ20081024294
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者尤志芳, 红 易, 薛澄岐 申请人:东南大学