用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統的製作方法

2023-05-20 23:26:21

用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統的製作方法
【專利摘要】一種用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統包括：待測量的柔性接頭組件和拉伸機。柔性接頭組件包括第一導管、第二導管和連接在兩者之間的柔性接頭。拉伸機的移動端與第一導管的遠離柔性接頭的一端相連接，並且能夠沿柔性接頭組件的軸線的方向運動，拉伸機的固定端與第二導管的遠離柔性接頭的一端相連接。該系統還包括安裝在柔性接頭組件上的壓力表、安裝在柔性接頭組件上的位移傳感器、安裝在拉伸機的移動端處的拉壓力傳感器和貼附在柔性接頭組件上的至少一個應變片。本實用新型的系統可以對飛機燃油管道的柔性接頭的拉伸載荷狀況進行測試，從而充分考核飛機燃油管路的柔性接頭的極限拉伸設計是否滿足要求。
【專利說明】用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統。

【背景技術】
[0002] 在大型民用運輸飛機的適航取證過程中，按照中國民用航空規章（CCAR) 25部993 條（f)的要求，"機身內每根燃油管路的設計和安裝，必須允許有合理程度的變形和拉伸而 不漏油"。因此，在飛機燃油管路的柔性接頭的設計、驗證等過程中，需要對其進行鑑定試 驗，以滿足上述要求。但是，目前對飛機燃油管路的柔性接頭的鑑定試驗中並不包括對柔性 接頭的極限載荷試驗。也就是說，對柔性接頭的鑑定試驗中不包括柔性接頭的極限拉伸試 驗。因而，在目前，無論是在國內還是國外，都沒有對飛機燃油管路的柔性接頭進行極限拉 伸試驗的系統或裝置。
[0003] 若不進行柔性接頭的極限載荷試驗（包括極限拉伸試驗），則無法完全考察和保 證飛機設計中所選用的柔性接頭的合理性和安全性，因而不能保證其符合CCAR的25部993 條⑴的要求。 實用新型內容
[0004] 本實用新型是基於以上所述的技術現狀而做出的，其目的是提供一種用於飛機燃 油管路的柔性接頭進行極限拉伸試驗的系統。通過該系統，可以獲得在飛機設計中所要選 用的柔性接頭在極限拉伸載荷情況下，其應力和變形（或伸長）情況，並能夠提供柔性接頭 的應力和變形量與加載力之間的關係。
[0005] 本實用新型的上述目的通過一種用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系 統來實現，該極限拉伸試驗系統包括：待測量的柔性接頭組件，柔性接頭組件包括第一導 管、第二導管和連接在它們之間的柔性接頭，第一導管包括第一外管和第一內管，第二導 管包括第二外管和第二內管，其中在第一內管和第二內管中填充有加壓流體；拉伸機，拉伸 機具有移動端和固定端，拉伸機的移動端與第一導管的遠離柔性接頭的一端相連接，並且 能夠沿柔性接頭組件的軸線的方向運動，拉伸機的固定端與第二導管的遠離柔性接頭的一 端相連接；壓力表，壓力表安裝在柔性接頭組件上，用於測量第一內管和第二內管中的流體 壓力；位移傳感器，位移傳感器安裝在柔性接頭組件上，用於測量柔性接頭組件的張開位 移；拉壓力傳感器，拉壓力傳感器安裝在拉伸機的移動端處；以及至少一個應變片，應變片 貼附在柔性接頭、第一導管和第二導管中的至少一個上。
[0006] 通過本實用新型的極限拉伸試驗系統，可以對飛機燃油管道的柔性接頭的拉伸載 荷狀況進行測試，從而充分考核飛機燃油管路的柔性接頭的極限拉伸設計是否滿足要求。 具體來說，本實用新型的極限拉伸試驗系統可以測量柔性接頭在加載了拉伸力的情況下其 應力狀況和變形情況，並可根據所得到的數據繪製拉伸力和應力/變形的對應關係曲線， 並且，可以檢測出柔性接頭在一定的工作壓力下的極限拉伸力。
[0007] 位移傳感器的安裝方式可以如下：在所述柔性接頭的兩端處分別設置第一傳感器 安裝支架和第二傳感器安裝支架，所述位移傳感器的兩端分別固定在所述第一傳感器安裝 支架和所述第二傳感器安裝支架上。
[0008] 較佳地，在所述柔性接頭的兩側關於所述柔性接頭的軸線對稱地分別設置有一個 所述位移傳感器。由此，可提高對柔性接頭組件的張開位移的測量精度。
[0009] 進一步地，該極限拉伸試驗系統還包括充壓裝置，充壓裝置與第一內管和/或第 二內管流體連通。該充壓裝置對第一內管和第二內管進行充壓，以使柔性接頭組件內部達 到所需要的最大壓力。
[0010] 較佳地，第一導管的一端與柔性接頭連接，第一導管的另一端上設置有第一堵頭； 第二導管的一端與柔性接頭連接，第二導管的另一端上設置有第二堵頭。通過設置堵頭，實 現對柔性接頭組件內部的壓力保持。
[0011] 較佳地，在第一外管和第一內管之間以及在第二外管和第二內管之間填充有常 壓流體。該常壓流體可以是添加了染色劑的液體，從而有助於操作人員觀察柔性接頭組件 的滲漏情況。
[0012] 此外，加壓流體也可為液體。
[0013] 較佳地，應變片沿柔性接頭組件的周向均勻布置。
[0014] 應變片和/或位移傳感器可接入應變儀中。由應變儀來對應變片和位移傳感器所 檢測到的信號進行相應的計算和輸注處理，從而可以更好地確定柔性接頭組件在拉伸載荷 的作用下的應力水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1示出了本實用新型的用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統的立 體圖。
[0016] 圖2示出了柔性接頭組件的示意圖，其中示意性地示出了該柔性接頭組件處於充 壓狀態。
[0017] 圖3示出了處於充壓過程中的柔性接頭組件的立體圖。
[0018] 圖4示出了柔性接頭組件的示意圖，其中示意性地示出了該柔性接頭組件與試驗 測量裝置相連接的狀態。
[0019] 圖5是用於柔性接頭組件的充壓裝置的示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面將結合圖1-5來描述本實用新型的具體實施例。需要說明的是，附圖中所示 的僅僅是本實用新型的優選實施例，其並不構成對本實用新型的保護範圍的限制。相關領 域中的技術人員可以對其中的細節作各種等效變換，而這些等效變換同樣在本實用新型所 要求的保護範圍之內。
[0021] 圖1示出了本實用新型的飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統1的立體 圖。從圖1中可見，極限拉伸試驗系統1包括待測量的柔性接頭組件。該柔性接頭組件包 括柔性接頭10,在柔性接頭的兩端分別連接有第一導管11a和第二導管lib。第一導管11a 的遠離柔性接頭10的一端與拉伸機的移動端41相連，第二導管lib的遠離柔性接頭10的 一端與拉伸機的固定端43相連。在柔性接頭組件上還安裝有壓力表21、位移傳感器22、 拉壓力傳感器23、應變片24等測量裝置。
[0022] 下面，將對本實用新型的極限拉伸試驗系統1的各個部分進行描述。
[0023] 〈待測量的柔性接頭組件〉
[0024] 圖2示出了本實用新型的極限拉伸試驗系統1中待測量的柔性接頭組件的示意 圖，圖3則示出了處於充壓過程中的該柔性接頭組件的立體圖。
[0025] 如圖2所示，柔性接頭組件包括第一導管11a、第二導管lib以及連接在第一導管 和第二導管之間的柔性接頭10。第一導管11a包括第一外管12a和第一內管13a，從而形 成雙層導管結構。第一導管11a的一端與柔性接頭10相連接。在第一導管11a的另一端 上設置有第一堵頭14a。
[0026] 相同地，第二導管lib也是包括第二外管12b和第二內管13b的雙層導管結構，且 其一端與柔性接頭10相連接，另一端上則設置有第二堵頭14b。
[0027] 較佳地，第一導管11a和第二導管lib通過管袖而與柔性接頭10相連接。具體來 說，第一導管11a和第二導管lib各自的外管12a、12b通過圖2中所示的管袖15a、15b而 與柔性接頭10的外管接頭相連接；這兩個導管lla、llb各自的內管13a、13b則通過各自對 應的管袖（未示出）而連接於柔性接頭10的內管接頭上。
[0028] 內管13a、13b中可充注有諸如水之類的液體，並按照需要將內管中的液體保持在 一定的壓力下。例如，可以將內管中的液體壓力保持在60psi左右。在柔性接頭組件中、例 如在第一導管11a中設置有壓力表21，用來測量柔性接頭組件中的壓力。在第一導管和第 二導管各自的外管和內管之間填充有液體。外管和內管之間的液體可以是常壓的，且可添 加有例如紅色的染色劑。
[0029] 柔性接頭組件的製備過程如下：
[0030] 首先，根據試驗需要，選取一定長度的管路，以用作第一導管11a和第二導管lib。 例如，從一段較長的管路上截取出所需長度的管路。較佳地，所選取的第一導管11a和第二 導管lib可以具有如下的長度，使導管從其焊縫處向外延伸約230mm。較佳地，對所截取的 管路的斷口進行清潔和打磨。
[0031] 接著，將第一堵頭14a連接到第一導管11a的一端上。第一堵頭14a和第一導管 11a之間的連接可通過粘結劑實現，例如可採用拉伸強度較高的AB膠。在第一導管11a的 另一端處，通過管袖之類的裝置將第一內管13a與柔性接頭10中的內管接頭相連。
[0032] 以相同的方式，在第二導管lib的一端安裝第二堵頭14b，並在第二導管lib的另 一端處將其內管13b連接到柔性接頭10的內管接頭上。
[0033] 第一堵頭14a和第二堵頭14b有助於將第一內管13a和第二內管13b中的液體保 持在一定的壓力下。
[0034] 然後，將柔性接頭組件浸入諸如水之類的液體之中，並在該液體的氛圍中將第一 導管11a和第二導管lib各自的外管12a、12b連接到柔性接頭10的外管接頭上。
[0035] 由此，在安裝好的柔性接頭組件中，第一導管11a的第一外管12a與第一內管13a 之間以及第二導管lib的第二外管12b與第二內管13b之間充注有常壓的液體，例如水，該 液體較佳地添加有染色劑。
[0036] 如圖3所不，在充壓過程中，由充壓裝置50從第一導管11a和第二導管lib中的一 個（圖3所示的是第一導管11a)的遠離柔性接頭10的一端處對柔性接頭組件進行充壓。 此時，第一導管11a支靠在固定於試驗平臺42上的支架33a上，第二導管lib支靠在固定 於試驗平臺42上的支架33b上。
[0037] 〈試驗測量裝置〉
[0038] 下面，將結合圖4來描述本實用新型的極限拉伸試驗系統1中的試驗測量裝置的 設置。
[0039] 在柔性接頭組件中設置壓力表21，以用來監測柔性接頭組件內的液體壓力。例如， 在圖4所示的情形中，壓力表21連接在第一導管11a的第一內管13a中。較佳地，需要對 柔性接頭組件內部壓力進行實時監測，因此壓力表21可包括數字式壓力儀表和配套的壓 力傳感器。通過壓力傳感器來實時地採集柔性接頭組件內部的液壓數據。壓力表21的量 程可為〇到2MP，其測量精度為1 %。
[0040] 通過對導管內部壓力的實時監測，可以判斷柔性接頭組件在載荷的作用下是否失 效，從而可以得出柔性接頭的極限拉伸載荷。
[0041] 使用拉伸機來對柔性接頭組件施加拉伸負荷。其中，第一導管11a的遠離柔性接 頭10的一端與拉伸機的移動端41相連接，而第二導管lib的遠離柔性接頭的一端與拉伸 機的固定端43相連接。
[0042] 在此，所採用的拉伸機可以是型號為WDW-E200D的萬能電子試驗機，其量程為 200KN，標定級別為1級。考慮到該試驗機的載荷量程較大，其測量的精確度因而也較低，因 此，為確保測量精度，較佳地可以在拉伸機的施力點處加裝一個拉壓力傳感器23。例如，可 以安裝一個小量程的LTR載荷傳感器，其測量誤差為1 %。
[0043] 如圖3所示，在柔性接頭10上安裝位移傳感器22,以測量柔性接頭組件的張開位 移。此處，所謂的"張開位移"是指即柔性接頭組件沿其軸線方向的伸長量、尤其是其中的 柔性接頭沿軸線方向的伸長量。該位移傳感器22的安裝結構可參考圖1。其中，在柔性接 頭10兩端的焊縫處分別設置傳感器安裝支架，即第一傳感器安裝支架32a和第二傳感器安 裝支架32b。位移傳感器22的兩端分別固定在傳感器安裝支架32a和32b上。進一步地， 如可從圖3中清楚地看到的，為提高測量精度，可在柔性接頭10的兩側分別設置位移傳感 器22。這兩個位移傳感器較佳地是關於柔性接頭10的軸線對稱設置，且它們之間的間距可 取130mm，或者也可採取其它合適的間距。
[0044] 該位移傳感器22可採用型號為THD-20和THD-50的位移傳感器。該位移傳感器 的誤差範圍為1%，測量精度為〇· 01mm。
[0045] 除了位移傳感器22之外，還可在柔性接頭10上沿周向均勻地分布若干測量點，以 測量柔性接頭在載荷作用下的變形情況。
[0046] 根據測量需要，在柔性接頭組件上選取若干部位，在這些部位上粘貼應變片24,應 變片24與應變儀相連接，從而通過對應變的測量和相應的計算和數據處理，來監測柔性接 頭組件在拉伸載荷下的應變水平。
[0047] 舉例來說，可沿柔性接頭組件的周向均勻地粘貼若干個應變片24,例如粘貼兩個、 三個應變片24。應變片24可粘貼在柔性接頭10上，也可粘貼在第一導管11a和第二導管 lib的至少一個上。此處，應變片24可以是電阻式應變片，應變儀可選用型號為DH3818的 靜態應變儀，其誤差範圍為3%。
[0048] 〈極限拉伸載荷試驗〉
[0049] 下面將具體說明用本實用新型的極限拉伸試驗系統所進行的極限拉伸載荷試驗 的過程。
[0050] 首先，組裝本實用新型的極限拉伸試驗系統，其中包括如下安裝步驟。需要說明的 是，以下的敘述順序並不代表實際的安裝順序。在實際操作中，可以根據需要調整極限拉伸 試驗系統的安裝順序。
[0051] 將組裝好的待測量的柔性接頭組件連接到充壓裝置中，以對柔性接頭組件進行充 壓，例如充注加壓液體。具體來說，是對第一內管13a和第二內管13b進行充壓。優選地， 在充壓過程中，第一內管13a和第二內管13b的管袖端面之間的初始間隔為3. 175mm。
[0052] 圖5中示出了對柔性接頭組件進行充壓的充壓裝置50的一個例子。其中，在柔性 接頭組件的一側（例如第一導管11a -側）連接壓力表21和截止閥53,並連接到儲液池 52,在柔性接頭組件的另一側（例如第二導管lib -側）安裝有泵51，該泵51也與儲液池 52相連。在泵51和儲液池52之間可設置過濾器54。
[0053] 以上所示的充壓裝置是示例性的，也可採用其它已知的充壓裝置來對柔性接頭組 件進行充壓。
[0054] 充壓步驟如下：
[0055] i.將組裝好的柔性接頭組件連接到圖5所示的壓力施加系統中，並如圖2和3所 示地支靠於試驗平臺42上的支架33a和33b上。較佳地，組裝好的柔性接頭組件上包括有 壓力表21、位移傳感器22和應變片24。
[0056] ii.按照內管中的最大壓力的10%逐級加壓。例如，在最大壓力為60psi的情形 中，每次加壓6psi，直至內管中的壓力達到最大壓力60psi。較佳地，在每次加壓之後，記錄 下由壓力表21測量到的內管中的壓力以及由位移傳感器22和應變片24測量到的變形量 和應變量。
[0057] 將充壓好的柔性接頭組件與拉伸機相連接。例如，如圖1和4所示，第一導管11a 的遠離柔性接頭10的一端與拉伸機的移動端41相連，而第二導管lib的遠離柔性接頭10 的一端與拉伸機的固定端43相連。此時，柔性接頭組件可以仍然支靠在試驗平臺42上的 支架33a和33b上，或者可以如圖1中所示的那樣僅僅連接在拉伸機的移動端41和固定端 43之間。在此過程中，柔性接頭組件中的內管13a、13b中的壓力應保持穩定，即維持在最大 壓力處。
[0058] 在柔性接頭組件上安裝各種傳感器和測量裝置，其中包括：
[0059] 在柔性接頭組件上設置應變片24。舉例來說，沿柔性接頭10的周向每隔120°粘 貼一個應變片，在第一導管11a和第二導管lib的周向上也是每隔120°粘貼一個應變片， 從而在柔性接頭組件上共設置9個應變片24。將應變片24接入應變儀。
[0060] 在第二導管lib上安裝位移傳感器22。例如，如圖1和3所示地，在柔性接頭10 的兩側對稱地安裝兩個位移傳感器22。將位移傳感器22接入應變儀。
[0061] 以上對各種傳感器和測量裝置的安裝可以在前述的充壓操作之前進行，也可在充 壓操作之後進行。
[0062] 在組裝好極限拉伸試驗系統之後，由拉伸機對柔性接頭組件緩慢地施加拉伸力。 具體來說，拉伸機的移動端沿柔性接頭組件的軸線的方向移動。在施加拉伸力的過程中，由 壓力表21中的壓力傳感器監測內管13a、13b中的液體壓力，以判斷柔性接頭組件在拉伸力 的作用下是否失效。同時，可以人工觀察外管的洩漏情況，以輔助對柔性接頭組件失效的判 斷。
[0063] 在加載的過程中，負荷的加載速率不大於lmm/min。
[0064] 按照0. 5KN每級的標準逐級地增大所施加的拉伸力。在每一級的負荷加載過程 中，由壓力表21測量柔性接頭組件內部的液壓值、由應變片24測量柔性接頭10和第一、第 二導管11a和lib所承受的應變水平、以及由位移傳感器22和沿柔性接頭的周向布置的測 量點來測量柔性接頭10的變形量。記錄下上述的拉伸力、液壓值、應變水平和變形量，並由 此得出拉伸力與液壓值、應變水平和變形量的對應關係。
[0065] 例如，可以根據上述數據繪製拉伸力-液壓值曲線、拉伸力-應變曲線和拉伸 力-變形量曲線中的至少一種。
【權利要求】
1. 一種用於飛機燃油管路柔性接頭的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，所述極限拉伸 試驗系統包括： 待測量的柔性接頭組件，所述柔性接頭組件包括：第一導管，所述第一導管包括第一外 管和第一內管；第二導管，所述第二導管包括第二外管和第二內管；以及柔性接頭，所述柔 性接頭連接在所述第一導管和所述第二導管之間；其中在所述第一內管和所述第二內管中 填充有加壓流體； 拉伸機，所述拉伸機具有移動端和固定端，所述拉伸機的所述移動端與所述第一導管 的遠離所述柔性接頭的一端相連接，並且能夠沿所述柔性接頭組件的軸線的方向運動，所 述拉伸機的所述固定端與所述第二導管的遠離所述柔性接頭的一端相連接； 壓力表，所述壓力表安裝在所述柔性接頭組件上，用於測量所述第一內管和所述第二 內管中的流體壓力； 位移傳感器，所述位移傳感器安裝在所述柔性接頭組件上，用於測量所述柔性接頭組 件的張開位移； 拉壓力傳感器，所述拉壓力傳感器安裝在所述拉伸機的所述移動端處；以及 至少一個應變片，所述應變片貼附在所述柔性接頭、所述第一導管和所述第二導管中 的至少一個上。
2. 如權利要求1所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，在所述柔性接頭的兩端處分 別設置第一傳感器安裝支架和第二傳感器安裝支架，所述位移傳感器的兩端分別固定在所 述第一傳感器安裝支架和所述第二傳感器安裝支架上。
3. 如權利要求1或2所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，在所述柔性接頭的兩側關 於所述柔性接頭的軸線對稱地分別設置有一個所述位移傳感器。
4. 如權利要求1所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，所述極限拉伸試驗系統還包 括充壓裝置，所述充壓裝置與所述第一內管和/或所述第二內管流體連通。
5. 如權利要求1所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，所述第一導管的一端與所述 柔性接頭連接，所述第一導管的另一端上設置有第一堵頭；所述第二導管的一端與所述柔 性接頭連接，所述第二導管的另一端上設置有第二堵頭。
6. 如權利要求5所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，在所述第一外管和所述第一 內管之間以及在所述第二外管和所述第二內管之間填充有常壓流體。
7. 如權利要求6所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，所述常壓流體為添加了染色 劑的液體。
8. 如權利要求1所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，所述加壓流體為液體。
9. 如權利要求1所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，所述應變片沿所述柔性接頭 組件的周向均勻布置。
10. 如權利要求1所述的極限拉伸試驗系統，其特徵在於，所述應變片和/或所述位移 傳感器接入應變儀中。
【文檔編號】G01N3/08GK203908874SQ201420151115
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】葛銳, 朱德軒, 卞剛, 周宇穗 申請人:中國商用飛機有限責任公司, 中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院