[发明专利]一种水锤效应试验用等效飞机油箱

说明书

本发明提出一种水锤效应试验用等效飞机油箱，包括油箱主体、侧封板、入射板、出射板、翻转盖板、封口盖和传感器安装座。侧封板粘接于油箱主体两侧，法兰与油箱主体固连，入射板、出射板与法兰螺栓连接，翻转盖板通过连接合页与油箱主体相连，封口盖用于密封所述油箱主体的注油口和放油口，传感器安装座安装在油箱主体内部，底端与油箱主体底板固连。通过复合材料入射板和出射板，可实现对现代飞机复合材料蒙皮结构的模拟，同时兼顾试验的经济性。

技术领域

本发明属于油箱结构设计和毁伤评估测试技术领域，具体涉及一种水锤效应试验用等效飞机油箱。

背景技术

燃油系统是飞机暴露面积最大的系统，油箱则是构成燃油系统最重要的部件。水锤效应作为飞机油箱主要的损伤模式之一，指的是当高速破片穿透有油液填充的油箱时，破片受到燃油的阻力，将自身的动能通过燃油传递到油箱壁板，从而引起油箱结构灾难性的破坏。

由于油液的易燃易爆特性，直接进行高速冲击试验时不易控制且容易发生危险，因此在试验中多采用与油液具有相似密度的水来替代航空煤油。同时由于飞机燃油箱结构形式复杂，目前多用内部充水的矩形箱体对其进行等效。目前对等效飞机燃油箱在高速破片冲击时水锤效应的试验研究主要以国外为主，研究重点主要集中在水锤效应的其毁伤机理及影响因素，如美国Ball等首先通过22mm口径步枪和立方体充液箱体开展了水锤效应的试验研究，指出破片的入射角度和质量是影响其能量损失的主要因素，破片形状和质量对其穿出速度及冲击波的影响较小；西班牙Varas等进行了充液率分别为50％、75％、100％的充液铝管水锤效应试验，对比了不同破片速度(600、900m/s)对水锤效应的影响，并利用高速摄影机记录了水锤全过程；Nishida等完成了铝合金薄壁方管的打击试验，研究了壁板裂纹的扩展方式，指出最主要的影响因素为壁板材料的最高强度和子弹的直径等，但这些均是针对金属结构油箱开展。事实上，现代飞机蒙皮结构多采用碳纤维复合材料结构，其具有轻质、比强度/刚度高的特点，与传统金属材料结构相比，复合材料结构在对入射破片的速度衰减作用及自身毁伤模式上均与金属材料有较大差别。但由于其造价昂贵，完全使用复合材料制备水锤效应试验油箱的代价很高。为实现对现代复合材料结构飞机油箱水锤效应的模拟，同时兼顾试验经济性，急需设计一种水锤效应试验用等效飞机油箱。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种水锤效应试验用等效飞机油箱，以在兼顾试验经济性的同时，解决对现代飞机复合材料蒙皮结构的等效，以模拟等效飞机油箱在破片冲击作用下的水锤效应，记录油液中特征点的液体压力，进而为现代飞机结构毁伤测试与评估提供支撑的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种水锤效应试验用等效飞机油箱，该等效飞机油箱包括油箱主体、侧封板、入射板、出射板、翻转盖板、封口盖和传感器安装座；其中，侧封板粘接于油箱主体两侧；入射板和出射板分别通过法兰安装在油箱主体前后表面开设的破片入射孔和出射孔处；翻转盖板通过连接合页与油箱主体相连，安装在油箱主体的传感器安装口处；封口盖用于密封油箱主体的注油口和放油口；传感器安装座安装在油箱主体内部，底端与油箱主体的底板固连。

进一步地，油箱主体为矩形箱体，左右贯通；等效油箱的前后表面中心分别开设有圆形破片入射孔与出射孔，上表面开设有矩形传感器安装口，上表面和后表面分别开设有注油口和放油口。

进一步地，侧封板为矩形PMMA玻璃材质。

进一步地，法兰共计两个，分别位于油箱主体前、后表面的中心；法兰的内孔径与油箱主体的破片入射孔、出射孔尺寸一致，法兰的外盘径与内孔径之比为1.3-1.5。

进一步地，入射板与出射板尺寸一致，为金属或复合材料方板；入射板与出射板上开设有固定通孔，通过螺栓固定于法兰上。