一种抑爆材料模拟南海环境加速老化试验谱及试验方法与流程

1.本发明属于测试评价技术领域，涉及材料环境适应性测试技术，特别涉及一种抑爆材料模拟南海环境加速老化试验谱及试验方法。


背景技术：

2.飞机在地面牵引、滑行及空中飞行时，其燃油始终处于不断的晃动、振动或冲撞之中，这种晃振动或冲撞容易产生静电火花引发爆炸事故；而军用飞机在战争中更是容易受到地面或空中炮火的袭击，发生中弹燃烧爆炸。为防止上述条件下机毁人亡问题的发生，对飞机燃油箱进行防爆设计是十分必要的。
3.网状聚氨酯泡沫塑料作为飞机油箱的填充材料，由于高的孔隙结构，把油箱分成许多小室，这些小室一方面对燃油起到容纳与束缚作用，极大降低了油箱运动时燃油的晃振动与冲击；另一方面有效缓冲击穿燃油箱的热弹头，遏制火焰的传播，并在高温下发生熔融变形，堵住弹道周围缝隙，延缓燃油泄漏和油箱爆炸。因此，网状聚氨酯泡沫塑料是先进飞机必不可少的关键材料之一，对确保燃油箱的安全性是非常重要的，对提高作战性能及整机生存率都具有重要意义。
4.但是，网状聚氨酯泡沫塑料在长期使用过程中受到环境因素的影响其性能会发生改变，尤其是在南海环境中油箱内服役的聚氨酯泡沫，长期处于高温、高湿、高盐以及燃油浸泡环境下，会出现材料的分解、皲裂、网状结构破坏，泡沫最终会产生脆化、粉末脱落，而导致油箱管路的堵塞。因此，必须对作为飞机油箱填充材料的网状聚氨酯泡沫塑料的环境适应性进行评价，以确保各型飞机的服役安全性与可靠性。
5.目前，没有合适有效的方法对飞机油箱用网状聚氨酯泡沫塑料的环境适应性能进行表征。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于提供一种抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱及试验方法，满足抑爆材料南海环境适应性快速准确表征需求。
7.本发明的目的是这样实现的，提供的一种抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，由空油高温试验、满油高温试验、空油湿热试验、空油盐雾试验、半油高温晃动试验、半油高温振动试验六个试验模块构成，如附图1所示。按照六个模块的试验条件与试验时间，根据加速老化试验谱箭头指示方向依次进行试验，通过7个循环表征材料1年当量服役期的环境适应性。表征其他当量服役期（t）环境适应性时，根据式（1）计算加速老化试验谱的循环次数n，即利用加速老化试验谱进行n个循环，表征材料t年服役期当量的环境适应性。
8.其中，n-循环次数；t-服役期，单位：年。
9.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，按试验顺序依次包括空油高温试验、满油高温试验、空油湿热试验、空油盐雾试验、半油高温晃动试验和半油高温振动试验六个试验模块。
10.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，其中，空油高温试验条件为：温度70℃，时间24h。
11.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，满油高温试验条件为：满油高温试验条件为：温度80℃，时间24h。
12.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，空油湿热试验条件为：温度60℃，湿度95%，时间1h。
13.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，空油盐雾试验条件为：温度35℃，盐水浓度5.0%，盐雾沉降量1.5ml/80cm2·
h，时间1h。
14.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，半油高温晃动试验条件为：温度60℃，晃角30
°
，晃动频率20次/分，时间20min。
15.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，半油高温振动试验条件为：温度60℃，上下振幅0.8mm，振动频率2000次/分，时间20min。
16.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱的试验方法，其步骤为：1）确定加速老化试验谱的循环次数：由服役期年份与7相乘确定；2）将抑爆材料在23℃的航空燃油中浸泡24h后，从燃油中取出并在标准实验室条件下沥油24h；3）依次进行空油高温试验、满油高温试验、空油湿热试验、空油盐雾试验、半油高温晃动试验和半油高温振动试验六个模块的试验，完成一个周期的南海服役环境加速老化试验；其中，每次浸油试验完成后，抑爆材料都须在标准实验室条件下沥油24h；4）根据计算的循环次数，重复步骤3）试验；5）利用国家相关标准对完成老化试验的抑爆材料进行性能表征。
17.本发明涉及的一种飞机抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，适用于服役于南海环境的抑爆材料的环境适应性表征，试验过程用时较短，操作效率高，保证试验结果的重复性，表征结果准确可靠，性能变化预测误差不大大于10%。其试验方法的循环次数n可任意调节，不同的循环次数对应抑爆材料不同服役期当量的环境适应性表征。
附图说明
18.图1抑爆材料模拟南海环境加速老化试验谱。
具体实施方式
19.下面通过结合附图和具体实例对本发明进行具体描述，有必要指出的是：本实例仅适用于对本发明的进一步说明，但不局限其范围。本领域专业人员在阅读本专利之后，在不违背本发明实质所作出的各种改进都是显而易见的，都属于本发明要求保护范围。
20.实施例1本实施例的抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，如图1所示，包括空油高
温试验、满油高温试验、空油湿热试验、空油烟雾试验、半油高温晃动试验和半油高温振动试验等六个试验模块的循环。
21.空油高温试验条件为：温度70℃，时间24h。
22.满油高温试验条件为：温度80℃，时间24h。
23.空油湿热试验条件为：温度60℃，湿度95%，时间1h。
24.空油烟雾试验条件为：温度35℃，盐水浓度5.0%，盐雾沉降量1.5ml/80cm2·
h，时间1h。
25.半油高温晃动试验条件为：温度60℃，晃角30
°
，晃动频率20次/分，时间20min。
26.半油高温振动试验条件为：温度60℃，上下振幅0.8mm，振动频率2000次/分，时间20min。
27.用本实施的加速老化试验谱当量环境适应性表征3年服役期油箱用网状聚氨酯泡沫抑爆材料时，步骤如下：1）利用式（1）进行循环次数的计算：n=7
×
3=21；2）将网状聚氨酯泡沫抑爆材料在23℃的航空燃油中浸泡24h后，从燃油中取出并在标准实验室条件下沥油24h；3）进行一个周期的南海服役环境加速老化试验谱试验：将沥油24h后的材料，在70℃的热老化箱中加热24h，完成空油高温试验；材料取出后，再浸入航空燃油中，在80℃的热老化箱中加热24h，完成满油高温试验；取出并在标准实验室条件下沥油24h后，在温度为60℃、湿度为90%rh的恒温恒湿箱内加热1h，完成空油湿热试验；取出后，放入温度为35℃、盐水浓度为5.0%、盐雾沉降量为1.5 ml/80cm2·
h的盐雾箱内1h，完成空油盐雾试验；取出后，将材料以均匀分布的方式装满盛有1/3航空燃油的模拟油箱中，在温度为60℃、晃角30
°
、晃动频率20次/分的高温晃动台上晃动20min，完成半油高温晃动试验；最后，再将均匀装满材料的盛有1/3航空燃油的模拟油箱，放置在温度为60℃、上下振幅为0.8mm、振动频率为2000次/分高温振动台上振动20min，完成半油高温振动试验；4）循环重复21个周期。
28.试验完成后对网状聚氨酯泡沫抑爆材料的拉伸强度、拉断伸长率、20%定伸强度、50%定伸强度，根据国家相关标准进行表征，然后与南海环境服役的同型号网状聚氨酯泡沫，服役3年期样品性能测试结果进行比较，性能检测结果及误差计算如表1所示：表1 网状聚氨酯泡沫抑爆材料性能检测数据
从表1中可以看出，模拟南海服役环境加速老化试验谱，利用本实施例的模拟南海服役环境加速老化试验谱老化21个循环周期，和在南海环境实际服役3年相比，拉伸强度、拉断伸长率、20%定伸强度以及50%定伸强度等四个关键指标的最大误差仅为6.4%，说明本实施例的抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，表征结果准确可靠。
29.实施例2本实施例的抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，如图1所示，包括空油高温试验、满油高温试验、空油湿热试验、空油烟雾试验、半油高温晃动试验和半油高温振动试验等六个模块的循环。
30.空油高温试验条件为：温度70℃，时间24h。
31.满油高温试验条件为：温度80℃，时间24h。
32.空油湿热试验条件为：温度60℃，湿度95%，时间1h。
33.空油烟雾试验条件为：温度35℃，盐水浓度5.0%，盐雾沉降量1.5ml/80cm2·
h，时间1h。
34.半油高温晃动试验条件为：温度60℃，晃角30
°
，晃动频率20次/分，时间20min。
35.半油高温振动试验条件为：温度60℃，上下振幅0.8mm，振动频率2000次/分，时间20min。
36.用本实施的加速老化试验谱当量环境适应性表征5年服役期网状聚氨酯泡沫抑爆材料时，步骤如下：1）利用式（1）进行循环次数的计算：n=7
×
5=35；2）将网状聚氨酯泡沫抑爆材料在23℃的航空燃油中浸泡24h后，从燃油中取出并在标准实验室条件下沥油24h；3）进行一个周期的南海服役环境加速老化试验谱试验：将沥油24h后的材料，在70℃的热老化箱中加热24h，完成空油高温试验；材料取出后，再浸入航空燃油中，在80℃的热老化箱中加热24h，完成满油高温试验；取出并在标准实验室条件下沥油24h后，在温度为60℃、湿度为90%rh的恒温恒湿箱内加热1h，完成空油湿热试验；取出后，放入温度为35℃、盐水浓度为5.0%、盐雾沉降量为1.5 ml/80cm2·
h的盐雾箱内1h，完成空油盐雾试验；取出后，将材料以均匀分布的方式装满盛有1/3航空燃油的模拟油箱中，在温度为60℃、晃角30
°
、晃动频率20次/分的高温晃动台上晃动20min，完成半油高温晃动试验；最后，再将均匀装满材
料的盛有1/3航空燃油的模拟油箱，放置在温度为60℃、上下振幅为0.8mm、振动频率为2000次/分高温振动台上振动20min，完成半油高温振动试验；4）循环重复35个周期。
37.试验完成后对材料拉伸强度、拉断伸长率、20%定伸强度、50%定伸强度，根据相关国家标准进行表征，然后与南海环境服役的同型号网状聚氨酯泡沫，服役5年期样品性能测试结果进行比较，性能检测结果及误差计算如表2所示。
38.表2 网状聚氨酯泡沫抑爆材料性能检测数据
检测性能参数原始样品环境试验谱35个循环之后南海环境服役5年之后预测误差%20%定伸强度/kpa47.536.839.1-5.950%定伸强度/kpa82.460.757.94.8拉伸强度/kpa152.7120.3114.45.2拉断伸长率/%175.9110.2120.3-8.4
从表2中可以看出，模拟南海服役环境加速老化试验谱，利用本实施例的模拟南海服役环境加速老化试验谱老化35个循环周期，和在南海环境实际服役5年相比，拉伸强度、拉断伸长率、20%定伸强度以及50%定伸强度等四个关键指标的最大误差为8.4%，说明本实施例的抑爆材料模拟南海服役环境加速老化试验谱，表征结果准确可靠。