本发明专利技术公开了一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机，包括模拟客舱、模拟蒙皮试验件、保护装置和气动供压系统；模拟客舱用于储存给模拟蒙皮试验件增压、卸压的介质以便模拟真实的客舱受载环境；模拟蒙皮试验件用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程，模拟蒙皮试验件为平面方形蒙皮板；保护装置用于在模拟蒙皮试验件失效时起安全保护作用同时提供观察模拟蒙皮试验件均布增压疲劳过程的透明窗口；气动供压系统用于提供循环增压、卸压过程的动力，实时采集相应的数据，控制加载、卸载的周期。本发明专利技术可以模拟飞机机身蒙皮在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程，进而演示机身蒙皮在均布增压循环载荷作用下的疲劳过程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种增压疲劳实验机，尤其涉及一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机。
技术介绍
1988年的ALOHA243航班空难事件，虽然没有造成惨重的人员伤亡，但事故背后的原因却使人们对某些现象有了更清楚的认识。NTSB对ALOHA事故进行调查后发现，这次空难事件的主要原因之一是飞机客舱蒙皮在循环均布增压载荷作用下引起机身蒙皮铆钉处的裂纹形成与扩展，最终导致空难事件的发生。某航空公司的机身蒙皮修理后，蒙皮再次出现裂纹，从而二次修理，其重要原因也是由循环均布增压载荷而引起的疲劳破坏。因此，研究飞机机身蒙皮铆钉连接处以及机身蒙皮修理区铆钉连接处在均布增压疲劳载荷作用下的裂纹扩展机理很有必要。传统的疲劳实验机主要进行材料的拉、压、弯、扭疲劳实验，并不能模拟机身蒙皮在飞行循环中的均布增压疲劳载荷。飞机客舱体积大、增压客舱内外压差高达0.6个大气压，传统的均布增压疲劳实验环境苛刻，一般将密闭机身段放在特制水池中进行实验，实验装置复杂、成本昂贵。研究设计一台结构小巧、增压客舱内外压差为飞机巡航时压差值的小型均布增压疲劳实验机非常有必要。
技术实现思路
针对传统疲劳实验机的不足和现有飞机机身蒙皮均布增压疲劳实验装置的复杂性，本专利技术提供一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机，可以模拟飞机机身蒙皮在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程，进而研究机身蒙皮在均布增压疲劳载荷作用下的裂纹扩展机理。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机，包括模拟客舱、模拟蒙皮试验件、保护装置和气动供压系统；所述模拟客舱用于储存给模拟蒙皮试验件增压、卸压的介质，以便模拟真实的客舱受载环境；所述模拟蒙皮试验件用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程，所述模拟蒙皮试验件是平面方形蒙皮板；所述保护装置用于在模拟蒙皮试验件失效时起安全保护作用，同时提供便于观察模拟蒙皮试验件均布增压疲劳过程的透明窗口；所述气动供压系统用于提供循环增压、卸压过程的动力，实现给所述模拟蒙皮试验件循环增压、卸压过程，并实时采集相应的数据，同时控制加载、卸载的周期；所述模拟客舱是一端开口的方形容器，在开口端设有一圈第一外沿板，所述第一外沿板的板面与所述模拟蒙皮试验件周边的板面相吻合；所述第一外沿板上沿周向设有内外两圈的第一螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件的周边设有一圈与第一外沿板上内圈的第一螺栓孔一一对应的第二螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件通过螺栓连接安装在模拟客舱的开口端，所述模拟蒙皮试验件与所述开口端之间设有一圈密封条，所述模拟客舱与所述模拟蒙皮试验件构成一个密闭的容器，所述模拟客舱上与开口端相对的面板上设有用于连接增压、卸压管路的进气孔；所述保护装置包括一个方形框架，所述方形框架的一端为用于容纳所述模拟蒙皮试验件的敞口，所述方形框架的另一端设有高强度透视玻璃，敞口的形状是大于所述模拟蒙皮试验件的外轮廓的相似形，所述敞口设有第二外沿板，所述第二外沿板的板面形状与所述第一外沿板的外周板面的形状相吻合，所述第二外沿板上沿周向设有一圈与第一外沿板上外圈的第一螺栓孔一一对应的第三螺栓孔，所述保护装置通过螺栓连接安装在模拟客舱的开口端；所述气动供压系统包括用于提供气动力的气泵及自所述气泵的排气口通过管路依次连接至模拟客舱的进气孔的过滤器、减压阀和电磁换向阀，所述电磁换向阀设有消声器，所述电磁换向阀与所述进气孔之间的管段上设有三通，所述三通分出一连接至所述电磁换向阀的控制回路，所述控制回路上包括数显压力表和直流继电器；所述过滤器用于过滤增压气体介质中的杂质以及水分；所述减压阀用于控制进入系统的压力大小；所述电磁换向阀用于控制模拟客舱的增压、卸压动作；所述消声器用于降低卸压排放空气介质时的噪音；所述数显压力表用于显示模拟客舱内压力值大小，以及输出与此压力值大小对应的电信号，所述电信号传递给所述直流继电器，所述数显压力表设置一个低压用于模拟客舱在着陆时的大气压力，当模拟客舱内气体卸压到低压值时，通过所述直流继电器控制所述电磁换向阀换位至增压位，使得所述模拟客舱增压；所述数显压力表还设置一个高压用于模拟客舱在巡航时的内外压差，当模拟客舱内气体增压到高压值时，所述直流继电器控制所述电磁换向阀换位至卸压位，模拟客舱卸压；通过数显压力表和直流继电器的配合，实现模拟客舱增压、卸压循环的模拟，即模拟蒙皮试验件的循环鼓起、收缩过程。本专利技术简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机中，所述第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中，每个对应的第三螺栓孔与外圈的第一螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将保护装置与所述模拟客舱固定。内圈的第一螺栓孔和所述第二螺栓孔中，每个对应的内圈的第一螺栓孔与第三螺栓孔中均分别穿过一连接螺栓，从而将所述模拟蒙皮试验件与所述模拟客舱固定。所述动力源模块包括气动力和液动力中的一种或者是气液混合动力。本专利技术一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机的模拟方法，是基于气动力的动力源模块，并且包括以下步骤：步骤一、常态下，电磁换向阀处于增压接通位，气泵启动，高压气体从气泵经过过滤器进入减压阀，经过电磁换向阀后通过管路进入模拟客舱，实现模拟蒙皮试验件的增压膨胀；当模拟客舱内的压力达到数显压力表设置的峰值压力时，所述直流继电器控制电磁换向阀转向卸压接通位，模拟客舱开始卸压并实现模拟蒙皮试验件的收缩，模拟客舱中的高压气体经过电磁换向阀排到大气中，从而保证模拟客舱中峰值压力为巡航时客舱内外压差值；步骤二、电磁换向阀处于卸压接通位时，在电磁换向阀处截断气体的供应以停止增压；另外，模拟客舱中的高压气体在内外压差的作用下经过电磁换向阀排出到大气中，同时消声器吸收排气时的噪声，当模拟客舱中的压力与数显压力表设置的最小压力相同时，模拟客舱停止卸压，同时，所述直流继电器控制电磁换向阀转向增压接通位，开始给模拟客舱的增压；步骤三、循环执行上述步骤一和步骤二过程中，电磁换向阀不断换位，从而交替地给模拟客舱增压和卸压，实现模拟蒙皮试验件的循环鼓起、收缩过程，同时保护装置实时安全防护，如此循环，便可达到模拟飞机起飞、巡航、降落过程中客舱增压、降压的均布增压疲劳过程，从而进行模拟客舱均布增压疲劳实验。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：传统的疲劳实验机只能进行拉、压、弯、扭疲劳实验，而不能模拟机身蒙皮在飞行循环中的均布疲劳载荷。本专利技术简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机提供了一个四周封闭且只留一面开口的中空容器，容器开口端安装模拟蒙皮试验件以形成密闭容器。通过给密闭容器增压、卸压，从而模拟飞机客舱(机身蒙皮)在飞行循环中爬升、巡航和降落过程中的均布增压疲劳过程。附图说明图1-1是本专利技术中螺栓连接成型的模拟客舱的侧视图；图1-2是图1-1所示模拟客舱的立体示意图；图2-1是本专利技术中焊接连接成型的模拟客舱的侧视图；图2-2是图2-1所示模拟客舱的立体示意图；图3-1本专利技术中铸造一体成型的模拟客舱的侧视图；图3-2是图3-1所示模拟客舱的立体示意图；图3-3是模拟客舱、平面模拟蒙皮试验件和保护装置转配图；图4-1和图4-2分别是本专利技术中平面模拟蒙皮试验件示意图；图5-1是本专利技术中与平面模拟蒙皮试验件相配的保护装置的侧视图；图5-2是图5-1所示保护装置的立体示意图；图6-1是本专利技术简单的机身蒙皮均布本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机，其特征在于：包括模拟客舱(1)、模拟蒙皮试验件(2)、保护装置(3)和气动供压系统；所述模拟客舱用于储存给模拟蒙皮试验件(2)增压、卸压的介质，以便模拟真实的客舱受载环境；所述模拟蒙皮试验件(2)用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程，所述模拟蒙皮试验件(2)为平面方形蒙皮板；所述保护装置用于在模拟蒙皮试验件(2)失效时起安全保护作用，同时提供便于观察模拟蒙皮试验件(2)均布增压疲劳过程的透明窗口(19)；所述气动供压系统用于提供循环增压、卸压过程的动力，实现给所述模拟蒙皮试验件(2)循环增压、卸压过程，并实时采集相应的数据，同时控制加载、卸载的周期；所述模拟客舱(1)是一端开口的方形容器，在开口端设有一圈第一外沿板(13)，所述第一外沿板(13)的板面与所述模拟蒙皮试验件(2)周边的板面相吻合；所述第一外沿板(13)上沿周向设有内外两圈的第一螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件(2)的周边设有一圈与第一外沿板(13)上内圈的第一螺栓孔(14)一一对应的第二螺栓孔(16)，所述模拟蒙皮试验件(2)通过螺栓连接安装在模拟客舱(1)的开口端，所述模拟蒙皮试验件(2)与所述开口端之间设有一圈密封条，所述模拟客舱(1)与所述模拟蒙皮试验件(2)构成一个密闭的容器，所述模拟客舱(1)上与开口端相对的面板(17)上设有用于连接增压、卸压管路的进气孔(18)；所述保护装置(3)包括一个方形框架，所述方形框架的一端为用于容纳所述模拟蒙皮试验件(2)的敞口，所述方形框架的另一端设有高强度透视玻璃(19)，敞口的形状是大于所述模拟蒙皮试验件(2)的外轮廓的相似形，所述敞口设有第二外沿板(20)，所述第二外沿板(20)的板面形状与所述第一外沿板(13)的外周板面的形状相吻合，所述第二外沿板(20)上沿周向设有一圈与第一外沿板(13)上外圈的第一螺栓孔(15)一一对应的第三螺栓孔(21)，所述保护装置(3)通过螺栓连接安装在模拟客舱(1)的开口端；所述气动供压系统包括用于提供气动力的气泵(4)及自所述气泵(4)的排气口通过管路依次连接至模拟客舱(1)的进气孔的过滤器(5)、减压阀(6)和电磁换向阀(8)，所述电磁换向阀(8)设有消声器(7)，所述电磁换向阀(8)与所述进气孔之间的管段上设有三通，所述三通分出一连接至所述电磁换向阀(8)的控制回路，所述控制回路上包括数显压力表(10)和直流继电器(12)；所述过滤器(5)用于过滤增压气体介质中的杂质以及水分；所述减压阀(6)用于控制进入系统的压力大小；所述电磁换向阀(8)用于控制模拟客舱(1)的增压、卸压动作；所述消声器(7)用于降低卸压排放空气介质时的噪音；所述数显压力表(10)用于显示模拟客舱(1)内压力值大小，以及输出与此压力值大小对应的开关量电信号，所述开关量电信号传递给所述直流继电器(12)，所述数显压力表(10)设置一个低压用于模拟客舱(1)在着陆时的大气压力，当模拟客舱(1)内气体卸压到低压值时，通过所述直流继电器(12)控制所述电磁换向阀(8)换位至增压位，使得所述模拟客舱(1)增压；所述数显压力表(10)还设置一个高压用于模拟客舱(1)在巡航时的内外压差，当模拟客舱(1)内气体增压到高压值时，所述直流继电器(12)控制所述电磁换向阀(8)换位至卸压位，模拟客舱(1)卸压；通过数显压力表(10)和直流继电器(12)的配合，实现模拟客舱(1)增压、卸压循环的模拟，即模拟蒙皮试验件(2)的循环鼓起、收缩过程。...
【技术特征摘要】
1.一种简单的机身蒙皮均布增压疲劳实验机，其特征在于：包括模拟客舱(1)、模拟蒙皮试验件(2)、保护装置(3)和气动供压系统；所述模拟客舱用于储存给模拟蒙皮试验件(2)增压、卸压的介质，以便模拟真实的客舱受载环境；所述模拟蒙皮试验件(2)用于模拟飞机机身蒙皮在内外压差作用下均布增压疲劳过程，所述模拟蒙皮试验件(2)为平面方形蒙皮板；所述保护装置用于在模拟蒙皮试验件(2)失效时起安全保护作用，同时提供便于观察模拟蒙皮试验件(2)均布增压疲劳过程的透明窗口(19)；所述气动供压系统用于提供循环增压、卸压过程的动力，实现给所述模拟蒙皮试验件(2)循环增压、卸压过程，并实时采集相应的数据，同时控制加载、卸载的周期；所述模拟客舱(1)是一端开口的方形容器，在开口端设有一圈第一外沿板(13)，所述第一外沿板(13)的板面与所述模拟蒙皮试验件(2)周边的板面相吻合；所述第一外沿板(13)上沿周向设有内外两圈的第一螺栓孔，所述模拟蒙皮试验件(2)的周边设有一圈与第一外沿板(13)上内圈的第一螺栓孔(14)一一对应的第二螺栓孔(16)，所述模拟蒙皮试验件(2)通过螺栓连接安装在模拟客舱(1)的开口端，所述模拟蒙皮试验件(2)与所述开口端之间设有一圈密封条，所述模拟客舱(1)与所述模拟蒙皮试验件(2)构成一个密闭的容器，所述模拟客舱(1)上与开口端相对的面板(17)上设有用于连接增压、卸压管路的进气孔(18)；所述保护装置(3)包括一个方形框架，所述方形框架的一端为用于容纳所述模拟蒙皮试验件(2)的敞口，所述方形框架的另一端设有高强度透视玻璃(19)，敞口的形状是大于所述模拟蒙皮试验件(2)的外轮廓的相似形，所述敞口设有第二外沿板(20)，所述第二外沿板(20)的板面形状与所述第一外沿板(13)的外周板面的形状相吻合，所述第二外沿板(20)上沿周向设有一圈与第一外沿板(13)上外圈的第一螺栓孔(15)一一对应的第三螺栓孔(21)，所述保护装置(3)通过螺栓连接安装在模拟客舱(1)的开口端；所述气动供压系统包括用于提供气动力的气泵(4)及自所述气泵(4)的排气口通过管路依次连接至模拟客舱(1)的进气孔的过滤器(5)、减压阀(6)和电磁换向阀(8)，所述电磁换向阀(8)设有消声器(7)，所述电磁换向阀(8)与所述进气孔之间的管段上设有三通，所述三通分出一连接至所述电磁换向阀(8)的控制回路，所述控制回路上包括数显压力表(10)和直流继电器(12)；所述过滤器(5)用于过滤增压气体介质中的杂质以及水分；所述减压阀(6)用于控制进入系统的压力大小；所述电磁换向阀(8)用于控制模拟客舱(1)的增压、卸压动作；所述消声器(7)用于降低卸压排放空气介质时的噪音；所述数显压力表(10)用于显示模拟客舱(1)内压力值大小，以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘礼平，高彦昌，戚春亮，于洪，王毅强，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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