[发明专利]用于复合材料飞机结构冲击损伤预制的便携式气炮装置

说明书

本发明属于飞行器结构强度测试领域，具体涉及用于复合材料飞机结构冲击损伤预制的气炮装置，尤其是针对全尺寸的复合材料机体结构和全机试验的冲击损伤预制任务。现有技术中的落锤试验机、弹簧冲击枪和气动式冲击装置操作不灵活、冲击能量控制精度差和便携性较差的问题。本发明提供了一种便携式的气炮装置，该装置可由单人手持进行冲击试验操作；在完成充气后，该装置可脱离冲压机或气源而单独工作，便于在机体内部和机身上任意部位开展试验；该装置还能够测量冲击瞬间冲击物的速度，给出准确的冲击能量。

技术领域

本发明属于飞行器结构强度测试领域，具体涉及一种用于复合材料飞机结构冲击损伤预制的气炮装置，尤其是针对全尺寸的复合材料机体结构和全机试验的冲击损伤预制。

背景技术

在当今最先进的民航客机结构设计中，先进复合材料的用量接近50％，部分先进公务机采用了全复合材料的机体结构。复合材料机体结构在遭遇外部冲击事件后的剩余性能是飞机结构设计重点关注的内容，因此在全尺寸复合材料机体结构或全机力学试验前，需要在关键部位预制冲击损伤，以验证复材结构的剩余性能是否满足飞行安全的要求。尤其在全机静力试验中，需要从不同的角度、以不同的能量和不同的冲头尺寸冲击飞机上各预先选定的结构部位，且要求不能发生二次冲击现象。现有的冲击试验设备包括落锤冲击试验机、弹簧冲击枪和气动式冲击装置。现有技术中的落锤试验机只能满足垂直向下的冲击试验，且试验机一般是固定在水平面上的，无法实现多角度、不同部位的冲击要求；现有技术中的弹簧冲击枪在冲击能量控制精度方面较差，且无法测量冲击速度，只能给出冲击能量的理论值；现有技术中的气动式冲击装置需要与空压机连接，且装置上没有专门用于手持的结构，因此在机体内部操作时很不方便，便携性较差。

发明内容

发明目的

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种便携式的气炮装置，该装置可单人手持进行冲击试验操作；在完成充气后，该装置可脱离冲压机或气源而单独工作，便于在机体内部和机身上任意部位开展试验；该装置应能够测量冲击瞬间冲击物的速度，给出准确的冲击能量。

技术方案

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于复合材料飞机结构冲击损伤预制的便携式气炮装置，包括肩托、储气室、发射开关、炮管、光电测速计和手柄等。所述肩托与储气室的一端采用螺纹连接；所述储气室为圆筒形，其另一端与发射开关连接，储气室上安装有气门芯式进气阀、高精度电子气压表和放气阀；所述发射开关的另一端与炮管的一端连接；所述炮管的另一端开口于大气，其上安装有手柄，并开有用于安装光电测速计的孔，炮管末端进行了格栅处理；当发射开关打开时，所述储气室、发射开关和炮管内部是连通的，组成了便携式气炮装置的压缩空气气路。

本发明所述的便携式气炮装置，通过外部气源(如氮气瓶)或空气压缩机对储气室进行充压，充气口为所述储气室上的气门芯式进气阀，通过所述储气室上的高精度电子气压表监测储气室气压，气压达到设计要求时停止充气。还可通过所述储气室上的放气阀对储气室内的气体压力进行微调。储气室充压完成后本便携式气炮装置可与充气设备断开而单独工作，便于在飞机内、外任意位置开展冲击试验。

进一步地，所述发射开关既是试验操作人员发射冲击弹的开关，同时也方便在试验过程中操作人员携带本装置和调整冲击的角度，这使得本发明所述的便携式气炮装置可由单人独立完成，这方便了机体内部或空间狭小的结构部位的冲击试验要求。

进一步地，在所述炮管上接近末端的位置开有一对小孔用于安装光电测速计，这对小孔距离炮管末端的距离分别等于和略大于冲击弹的长度，通过这对小孔的距离除以冲击弹离开小孔的时间差来计算冲击瞬间冲击弹的速度，该方法测得的冲击弹速度更精确。另外，炮管的末端进行了格栅处理，使冲击弹前面的空气从炮管中及时排出，提高了压缩空气的效率。

进一步地，所述手柄方便在试验过程中操作人员携带本装置和调整冲击的角度，提高本发明所述的便携式气炮装置的可操作性。