一种用于复合材料结构件雷击试验的安装夹具的制作方法

本实用新型涉及直升机试验设计领域，具体涉及一种用于复合材料结构件雷击试验的安装夹具。

背景技术：

雷电是由于积雨云中电荷放电而产生的最为复杂的自然现象，是大气层中最常见的强电磁干扰源，有云间放电、云地放电或诱发放电等。由于现代直升机设计中，越来越多的采用复合材料代替金属材料，降低了机体对外部恶劣电磁环境的抵抗能力，而各类测量、控制以及无线电精密电子电气设备的应用，使直升机一旦遭受雷击，极易造成这些电子电气设备的损害，轻者影响系统的功能，重者机毁人亡。因此，为避免雷电事故，保证直升机飞行安全，必须对其进行雷电防护设计，并开展雷电防护设计验证工作，最大限度减小雷击对直升机飞行安全的影响。

目前使用的复合材料典型结构件雷击试验安装方式有：1)试验件平放置在试验桌上，直接将复合材料试验连接一根或几根搭接线至接地回路中，以保证进入试验件的雷电流经过试验件有回流通路，雷电放电电极安装在一根铝条的一端，按照GJB 3567-1999或其他类似雷击试验相关标准的要求，调整到复合材料雷击试验点位置进行试验；申请号为201410261623的中国发明专利中提供了一种安装结构，作为方式1)的改进方式，是将复合材料试验件通过G 型夹具固定在一个金属框架上，通过金属框架接地实现雷电流回路，雷电放电电极安装方式不变；3)使用绝缘柱上夹持装置将复合材料试验件固定在几个绝缘柱上，同时通过夹持装置与绝缘柱侧边的导电柱与金属条连接，同时金属条与绝缘柱下导轨通过弹性装置进行连接实现雷电流回路。

上述三种复合材料雷击试验件夹具安装方式均有其缺陷。方式1)，a)未考虑试验件的固定，由于雷击试验的大电流大冲击的试验特性，可能造成试验件被雷电流冲击击飞，挣脱搭接线的束缚，形成安全隐患；b)只是通过有限的一根或几根搭接线对试验件进行接地，不满足尽量模拟试验件真实接地方式的试验设置宗旨，对试验结果准确性造成影响；c)试验件平放于试验桌面上，只能形成雷电流流经试验件造成大电流破坏现象，不能真实反映雷击冲击对试验件的影响。方式2)，作为方式1)的改进方式，在方式1)的缺陷a)和c) 中有改善，但在试验件安装便利性和一致性上有差异，可能由于试验人员和试验时机的不同，造成试验件安装效果的不同，从而造成雷电流回路的差异，形成试验结果的差异。方式3)，试验件通过夹持装置固定，通过夹持装置与导电柱连接，导电柱通过弹性装置与金属条连接的雷电流回路中，连接点较多，可能造成多次试验后雷电流导流故障，可靠性较直接搭接线连接低很多，同时很容易不满足复合材料试验件在实际安装时的接地电阻或搭接电阻的要求，同时，由于进行一次雷击试验的费用昂贵，其主要来源于试验件费用和试验设备费用，如果由于安装夹具故障造成试验的失败，得不偿失，因此，该方式的最大优点“使用同一套试验安装夹具可以进行不用尺寸的试验样件的安装和试验”显得微不足道，另外，由于使用有限的几个绝缘支柱和夹持装置进行固定，并形成进行雷电回路，不能真实模拟复合材料结构件四边均匀接地的情况，方式1)的缺陷b)的问题同样存在。

技术实现要素：

为了解决上述问题，并适用于多种试验情况，尽量真实反映雷击实际效果，同时减少由于试验人员和试验时机的差异引入的人为误差因素，提供试验安装便利性和一致性。

本实用新型用于复合材料结构件雷击试验的安装夹具包括金属框架、盖板、电极安装架以及调节机构；

所述金属框架与所述盖板的一侧边铰链连接，并且在能够安装盖板的一端面框架上设置有安装定位槽，用于容纳所述复合材料结构件；

所述调节机构包括水平导轨与垂直导轨，所述水平导轨的两端滑动设置在所述垂直导轨上，所述垂直导轨固定设置在所述金属框架上；

所述电极安装架滑动设置在所述调节机构的水平导轨上，并在靠近盖板的一端设置有雷电放电球安装孔，另一端设置为雷电流的输入端。

优选的是，所述调节机构由环氧树脂材料构成，金属框架、盖板以及电极安装架为铝材。

上述方案中优选的是，所述水平导轨上开第一长条形孔，螺栓穿过所述第一长条形孔用于将所述电极安装架固定在水平导轨上。

上述方案中优选的是，所述水平导轨的两端设置有螺纹孔，且适配安装有螺栓，所述垂直导轨上设置有第二长条形孔，螺栓能够穿过所述第二长条形孔将水平导轨固定在垂直导轨上。

上述方案中优选的是，所述螺栓包括蝴蝶螺栓。

上述方案中优选的是，所述金属框架上设置有多个接地端。

上述方案中优选的是，所述盖板的除与金属框架铰链连接的其它侧边与金属框架可拆卸连接。

上述方案中优选的是，所述盖板与金属框架的可拆卸连接包括螺栓连接。

本实用新型可以根据试验件实际需要，确定摆放状态，可以竖立摆放也可平放。

本实用新型关键点：

1)试验件的定位；

2)试验件的固定和快速更换；

3)雷电放电电极的定位及安装；

4)试验夹具整体。

本实用新型的安装夹持方法与现有的试验件安装方法对比显示，具有新颖性和创新性，而且应用本实用新型安装夹具使试验结果更能接近真实情况、并且一致性高，安装夹具更稳定可靠，试验件安装快速便捷、使用到的安装工具少、极大减少劳动强度，非常具有实用价值。

附图说明

图1为本实用新型用于复合材料结构件雷击试验的安装夹具的一优选实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例的俯视图。

图3为图1所示实施例的侧视图。

其中，1为框架，2为盖板，3为电极安装架，4为调节机构；11为定位槽，12为接地端，41为水平导轨，411为第一长条形孔，412为第一螺栓，42 为垂直导轨，421为第二螺栓，422为第二长条形孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型提供了一种用于复合材料结构件雷击试验的安装夹具，参考图 1，主要包括金属框架1、盖板2、电极安装架3以及调节机构4；

所述金属框架1与所述盖板2的一侧边铰链连接，并且在能够安装盖板2 的一端面框架上设置有安装定位槽11，用于容纳所述复合材料结构件。

可以理解的是，定位槽11为金属框架1的前四边形框的靠内位置凹陷而成，以匹配复合材料结构件尺寸，首先将复合材料结构件置于定位槽11处，之后翻动盖板2压紧所述复合材料结构件，并将盖板2与金属框架的未铰链连接的一端固定。

所述调节机构4包括水平导轨41与垂直导轨42，所述水平导轨41的两端滑动设置在所述垂直导轨42上，所述垂直导轨42固定设置在所述金属框架 1上；

所述电极安装架3滑动设置在所述调节机构4的水平导轨41上，并在靠近盖板2的一端设置有雷电放电球安装孔，另一端设置为雷电流的输入端。

可以理解的是，通过水平导轨与垂直导轨42调节电极安装架3在金属框架1内的位置，从而调节雷电放电球对复合材料结构件的施电位置。

本实施例中，所述调节机构4由环氧树脂材料构成，金属框架1、盖板2 以及电极安装架3为铝材。

本实施例中，参考图2，所述水平导轨41上开第一长条形孔411，第一螺栓412穿过所述第一长条形孔411用于将所述电极安装架3固定在水平导轨 41上。

同理，参考图1，所述水平导轨41的两端设置有螺纹孔，且适配安装有第二螺栓421，所述垂直导轨42上设置有第二长条形孔422，第二螺栓421 能够穿过所述第二长条形孔422将水平导轨41固定在垂直导轨42上.

本实施例中，所述第一螺栓412一般采用蝴蝶螺栓，便于手工拆卸。

本实施例中，所述金属框架1上设置有多个接地端12。

本实施例中，所述盖板2的除与金属框架1铰链连接的其它侧边与金属框架1可拆卸连接，例如螺栓连接或卡接。

下面通过实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型使用笼体带铰链式盖板螺纹固定方式，预制试验样件定位和雷电放电电极快速定位装置，使用易于加工、便于获取且经济实惠的铝条作为基本原材料，可根据试验件样件实际尺寸现场搭建相应尺寸的安装夹具。同时，通过一定程度的适应变形，也可满足一般异形结构件雷击试验安装的要求。下面以600*600mm复合材料典型平板结构件作为雷击试验件为例，描述本实用新型安装夹具的情况。

使用40mm宽铝条焊接一个正方体框架，其中正面内径570mm，高300mm，并在内径外表面预制出一个宽15mm深1mm左右的凹槽，并将凹槽内部打磨平整；使用40mm宽铝条焊接一个正方形框架盖板，其中正面内径570mm，使用铰链将框架和盖板进行活动连接；将盖板和框体相互接触的两个表面打磨平整，并固定盖板，在四边各开两个Φ10mm螺纹通孔用于进行固定，对下边和左右两边靠近铰链处通孔使用固定搭接方式，其余四孔使用一边活动的搭接方式进行搭接，搭接铜带采用P12*24规格。

在正方体框架后方对应边上分别焊接两条铝条，间隔距离为10mm；使用两块厚10mm宽40mm的环氧树脂板作为雷电流放电电极的固定轴，层叠安装在铝条间，两块环氧树脂板两端进行粘接固定，使用铝条作为导轨；使用一块宽 40mm的铝条制作出雷电放电电极安装装置，其中一端预制成三角形，使用Φ 10mm螺栓固定；两端各开一个Φ10mm螺纹通孔分别用于安装雷电放电电极和连接放电系统；雷电放电电极安装装置以环氧树脂板作为导轨，可以左右滑动，在环氧树脂板上使用紧固件对雷电放电电极的安装进行定位加固。通过在作为导轨的铝条和环氧树脂板上刻上刻度进行标示，实现雷电放电电极在整个试验样件范围内的位置快速定位和调节。

在框体后方四脚各开一个Φ10mm螺纹通孔用于连接接地线或铝条，实际使用时可根据安装夹具的具体摆放需要选择其中两个进行接地。

本实用新型可以根据试验件实际需要，确定摆放状态，可以竖立摆放也可平放。

本实用新型关键点：

1)试验件的定位；

2)试验件的固定和快速更换；

3)雷电放电电极的定位及安装；

4)试验夹具整体。

本实用新型的技术效果为：

本实用新型针对上述复合材料典型结构件雷击试验安装夹具的缺陷对安装夹具进行了改进。a)安装夹具整体通过试验样件定位，样件盖板加压，铰链连接，螺栓固定等多种方式对试验样件进行了固定，避免了雷击试验过程中由于雷电冲击可能造成的试验件的移动而引起安全事故及试验结果不准确等问题；同时，由于增加了试验件定位孔，使用固定方式固定、定位、紧固方式，一方面提高了试验件安装的便利性，同时也尽量消除了由于不同试验安装人员、不同安装时机对试验件安装产生的差异；另外，由于使用了铰链方式将夹具和盖板进行了活动连接，同时使用固定搭接与活动搭接相结合的方式，大大加快了试验件的更换速度，减少了重复操作时间；b)对试验安装夹具的试验件安装定位孔凹槽进行打磨平整，增加了安装夹具与试验样件的安装接触面；同时，通过样件盖板及其四边八个螺栓对试验样件进行整体夹持紧固，同时对八个安装螺栓分别设置了搭接措施，在对试验件进行四边接地的同时，增加了试验安装夹具盖板与框架的导电性，尽量真实模拟了试验件的四边接地方式； c)本实用新型的试验安装夹具可以根据试验样件的实际情况，确定试验件的摆放方式，可以进行竖立摆放，也可进行平方，尽量减少试验件在试验过程中由于受力对试验结果的影响；另外，由于远离试验桌面或平台，可以真实反映雷击对试验件的冲击影响；同时，也更便于试验过程中的录像摄影；d)试验安装夹具使用铝条和搭接线方式进行雷电流导电回路的连接，搭接电阻满足雷电流试验要求，且牢固可靠，减少了由于安装夹具故障造成试验失效的可能； e)试验安装夹具主要使用原材料为铝条及少量环氧树脂板，原材料易于加工、便于获取且经济实惠；安装方式主要使用Φ10mm螺栓，且使用了试验件定位孔，活动铰链样件盖板，雷电放电电极快速定位装置，在保障了安装质量和一致性的同时，可以极大的减少安装人力和劳动强度；同时统一了安装工具，基本上一件Φ10mm扳手即可满足要求，减少了配套工具的储备，提高了工作效率。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。