润滑科技信息平台

专利摘要

本发明公开了一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台及试验方法，涉及飞机燃油箱安全性能测试技术领域，试验平台包括：燃油箱、固定子系统、旋转摩擦子系统、加压子系统、变频调速子系统、数据采集子系统、安全防护子系统；旋转摩擦子系统中的电机带动磨盘转动，磨盘的表面设有网纹刻槽以模拟粗糙接触面；燃油箱放置在磨盘上；固定子系统限制燃油箱的水平位移，使燃油箱与磨盘之间产生摩擦；加压子系统向燃油箱施加向下的正压力；变频调速子系统调节磨盘的转速。本发明的试验平台能够模拟飞机因着落事故造成油箱与地面之间发生大面积持续性高速摩擦的过程，研究不同粗糙程度接触面、不同正压力大小、不同摩擦速度对飞机油箱燃烧爆炸机理的影响。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202310487674.8
申请日期:
2023-05-04
专利申请人:
合肥工业大学 | 中国人民解放军92942部队
分类号:
G06F30/15 ; G06F30/20 ; B64F5/60 ; G06F119/08
发明/设计人:
王昌建，马鸿盛，贾佳，李炜，吴晓伟，晋文超，李阳
权利要求: 1.一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，试验平台包括：燃油箱(1)、固定子系统、旋转摩擦子系统、加压子系统、变频调速子系统、数据采集子系统；所述旋转摩擦子系统包括电机(8)和与电机(8)连接的磨盘(12)，所述电机(8)带动磨盘(12)转动，所述磨盘(12)的上表面为粗糙接触面；所述燃油箱(1)放置在磨盘(12)上；所述固定子系统用于限制燃油箱(1)在磨盘(12)的转动作用下所产生的水平位移，使燃油箱(1)与磨盘(12)之间产生摩擦；所述加压子系统用于向燃油箱(1)施加向下的正压力；所述变频调速子系统用于调节电机(8)的频率，即调节磨盘(12)的转速；所述数据采集子系统用于采集燃油箱(1)在发生摩擦时的图像数据，以及用于采集燃油箱(1)在发生摩擦时的温度场数据。2.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，所述加压子系统包括轴承座(14)、秤杆(15)、螺杆(16)、秤砣(17)、压紧杆(18)、控制开关(19)；轴承座(14)固定在悬臂支架(3)的自由端，秤杆(15)的一端安装在轴承座(14)内，秤杆(15)的另一端通过螺杆(16)连接秤砣(17)；压紧杆(18)的上端与秤杆(15)相接触，压紧杆(18)的下端穿过悬臂支架(3)的轴线孔洞(36)与燃油箱(1)的顶面接触；控制开关(19)的一端固定在悬臂支架(3)的臂柱上，控制开关(19)的另一端与秤杆(15)活动连接，用于支撑秤杆(15)；控制开关(19)打开时，秤杆(15)受秤砣(17)的重力作用下压压紧杆(18)，压紧杆(18)对燃油箱(1)施加向下正压力；控制开关(19)打开时，秤杆(15)不对压紧杆(18)施加向下的压力。3.根据权利要求2所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，所述压紧杆(18)是带有滑槽的方形杆件，压紧杆(18)的滑槽通过预埋件连接一个垂直形状的角码(37)；悬臂支架(3)上设有压紧螺杆(38)，压紧螺杆(38)的一端与悬臂支架(3)相连接，压紧螺杆(38)的另一端穿过角码(37)上的通孔；压紧螺杆(38)的外部包裹着可伸长压缩的弹簧(39)，弹簧(39)的一端与悬臂支架(3)相连接，弹簧(39)的另一端与角码(37)相连接；压紧杆(18)与角码(37)之间可沿着滑槽发生相互运动，角码(37)与悬臂支架(3)之间可沿着压紧螺杆(38)的高度方向发生相互运动；控制开关(19)开启时，秤杆(15)作用在压紧杆(18)的上部，此时弹簧(39)受到压力处于压缩状态，压紧杆(18)竖直向下运动并对燃油箱(1)施加向下的正压力；控制开关(19)关闭时，秤杆(15)与压紧杆(18)的上部相互分离，此时弹簧(39)未压缩，压紧杆(18)不对燃油箱(1)施加向下的正压力。4.根据权利要求2所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，所述固定子系统包括座架(2)、悬臂支架(3)、电机固定板(4)、第一固定挡杆(5)、第二固定挡杆(6)、第三固定挡杆(7)；所述悬臂支架(3)的固定端固定在座架(2)上；所述电机固定板(4)安装在座架(2)的顶部，相当于座架(2)的顶面；所述电机(8)安装在电机固定板(4)的下方，所述磨盘(12)位于电机固定板(4)的上方，且通过电机固定板(4)上的通孔与电机(8)相连接；所述第一固定挡杆(5)位于悬臂支架(3)的右侧限位孔(33)内，第二固定挡杆(6)位于悬臂支架(3)的左侧限位孔(34)内，第三固定挡杆位于悬臂支架(3)的轴向限位孔(35)内，利用三个固定挡杆限制燃油箱(1)在磨盘(12)的转动作用下所产生的水平位移，使燃油箱(1)与磨盘(12)之间产生摩擦。5.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，试验平台还包括：安全防护子系统；所述安全防护子系统包括防爆摄像头(30)、显示器(31)、消防水枪(32)；防爆摄像头(30)连接显示器(31)，用于监控燃油箱(1)内的可燃混合物的燃烧爆炸全过程，消防水枪(32)用于对控燃油箱(1)内的可燃混合物的燃烧爆炸火焰进行喷水灭火。6.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，所述旋转摩擦子系统包括电机(8)、联轴器(9)、轴承套安装板(10)、中心轴(11)、磨盘(12)、稳盘(13)、轴承套(40)、连接件(48)；所述电机(8)连接联轴器(9)，联轴器(9)与中心轴(11)相连，稳盘(13)安装在中心轴(11)的上方，磨盘(12)固定在稳盘(13)的表面上，磨盘(12)的圆心与稳盘(13)的圆心重合，磨盘(12)的上表面设有网纹刻槽；中心轴(11)的外部包裹着轴承套(40)，轴承套(40)固定在轴承套安装板(10)上，轴承套安装板(10)固定在连接件(48)上，连接件(48)固定在座架(2)上。7.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，所述变频调速子系统包括转速传感器(20)、抗噪信号线(21)、转速数字显示仪(22)、变频调速器(23)、电线(24)；转速传感器(20)的激光信号正面射向磨盘(12)，用于实时测量磨盘(12)的转速；转速传感器(20)通过抗噪信号线(21)连接转速数字显示仪(22)，转速数字显示仪(22)实时显示磨盘(12)的转速；电机(8)通过电线(24)连接变频调速器(23)，变频调速器(23)用于调节电机(8)的频率，从而调节磨盘(12)的转速。8.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，所述磨盘(12)的上表面设有网纹刻槽，用于模拟粗糙接触面。9.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，其特征在于，所述数据采集子系统包括相机(25)、红外热成像仪(26)、计算机(27)；相机(25)用于采集燃油箱(1)在发生摩擦时的图像数据，红外热成像仪(26)用于采集燃油箱(1)在发生摩擦时的温度场数据，相机(25)和红外热成像仪(26)分别将所采集的数据传输至计算机(27)。10.应用于权利要求4所述的一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，磨盘(12)的上表面设有网纹刻槽，用于模拟粗糙接触面；根据试验所要求的粗糙度，确定磨盘(12)上表面的网纹刻槽的深度为h0mm、宽度为b0mm；采用冲槽机对磨盘(12)的上表面按刻槽深度为h0mm、刻槽宽度为b0mm进行角度差为90°的两个方向上的网纹辊压；S2，测量压紧杆(18)距轴承座(14)的水平距离d压紧杆，测量秤砣(17)距轴承座(14)的水平距离d秤砣；根据试验所要求的燃油箱(1)所需承受的正压力FN，计算秤砣(17)的质量m秤砣；选取质量为m秤砣的秤砣(17)固定在螺杆(16)下方，并设置控制开关(19)为关闭状态；其中，秤砣(17)的质量m秤砣的计算方式为：式中，FN是试验所要求的燃油箱(1)所需承受的正压力FN，单位为N；g是重力加速度，取值9.81m/s2；d压紧杆是(18)距轴承座(14)的水平距离，单位为m；d秤砣是秤砣(17)距轴承座(14)的水平距离，单位为m；S3，变频调速子系统中的转速传感器(20)的激光信号正面射向磨盘(12)，用于实时测量磨盘(12)的转速；测量转速传感器(20)的激光距磨盘(12)圆心处的距离r；S4，根据试验所要求的摩擦速度v，计算磨盘(12)的转速n；启动电机(8)并观察磨盘(12)的实时转速，直到磨盘(12)的实时转速达到所计算的转速n，保持磨盘(12)以转速n匀速旋转；磨盘(12)的转速n计算方式为：式中，v是试验所要求的摩擦速度，单位为m/s；r是转速传感器(20)的激光距磨盘(12)圆心处的距离，单位为m；磨盘(12)的转速n的单位为round/min；S5，将燃油箱(1)放置在旋转的磨盘(12)上，同时将第一固定挡杆(5)、第二固定挡杆(6)和第三固定挡杆(7)依次安装在悬臂支架(3)的限位孔内，限制限制燃油箱(1)在磨盘(12)的转动作用下所产生的水平位移；S6，设置控制开关(19)为开启状态，开启数据采集子系统中的相机(25)和红外热成像仪(26)，通过相机(25)采集燃油箱(1)在发生摩擦时的图像数据，通过红外热成像仪(26)采集燃油箱(1)在发生摩擦时的温度场数据。