一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台及试验方法与流程

1.本发明涉及飞机燃油箱安全性能测试技术领域，尤其是一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台及试验方法。


背景技术：

2.飞机燃油箱为燃烧发动机提供可燃混合物燃料，是飞机燃油系统的重要组成部分。飞机燃油箱内可燃混合物的燃烧和爆炸会严重威胁飞机的飞行安全。飞机着陆阶段，因着陆刹车系统故障导致机身与地面之间发生严重的摩擦事故，极易引发飞机燃油箱内可燃混合物的燃烧或爆炸。其主要原因是底部机身发生严重断裂破坏，造成机腹部位的中央油箱与路面之间发生大面积的持续性高速摩擦作用，中央油箱内的可燃混合物会因剧烈的摩擦作用处于高温高压状态，当可燃混合物达到点火能时将引发中央油箱燃烧或爆炸。中央油箱发生燃烧或爆炸会严重加大飞机着陆事故中人员伤亡程度，因此，有必要研究大面积持续性高速摩擦作用下飞机中央油箱内可燃混合物发生燃烧或爆炸的机理，从而为抑制高速摩擦作用下中央油箱发生燃烧或爆炸提出相关安全措施，为燃油箱防爆设计提供指导性建议。从飞机着陆时的物理过程分析，飞机与地面之间的摩擦速度、中央油箱承受的正压力大小以及中央油箱与地面之间接触面的粗糙程度均是影响中央油箱燃烧爆炸的主要因素。因此，采取试验研究的方法深入分析这些因素对中央油箱燃烧爆炸机理的影响是有必要的。
3.然而，目前针对飞机燃油箱燃烧爆炸发生机理的研究相对较少，特别是缺乏对飞机中央油箱因着落事故受到持续性高速摩擦作用发生燃烧或爆炸的试验研究。有关飞机燃油箱燃烧爆炸的研究技术，现存的主要问题包括以下两点：1.缺少模拟飞机中央油箱受到大面积持续性高速摩擦作用发生燃烧或爆炸的试验平台和试验方法；2.缺乏摩擦速度、正压力大小和接触面粗糙程度等因素对飞机中央油箱燃烧爆炸机理影响的研究。同时，实现飞机中央油箱大面积高速摩擦试验存在以下两个技术难点：1.试验中的摩擦速度难以达到飞机着落时极端情况下的高速度(约为70m/s)；2.现存试验平台难以模拟不同接触面粗糙程度下大面积持续性摩擦过程。因此，研发并开展模拟飞机中央油箱在大面积持续性高速摩擦作用下燃烧爆炸试验是必要的且具有重要的工程意义。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，用于模拟飞机因着落事故造成机腹中央的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、不同正压力大小和不同摩擦速度对飞机机腹中央油箱燃烧爆炸机理的影响。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：
6.一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，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；
7.所述旋转摩擦子系统包括电机和与电机连接的磨盘，所述电机带动磨盘转动，所述磨盘的上表面为粗糙接触面；所述燃油箱放置在磨盘上；所述固定子系统用于限制燃油箱在磨盘的转动作用下所产生的水平位移，使燃油箱与磨盘之间产生摩擦；所述加压子系统用于向燃油箱施加向下的正压力；所述变频调速子系统用于调节电机的频率，即调节磨盘的转速；所述数据采集子系统用于采集燃油箱在发生摩擦时的图像数据，以及用于采集燃油箱在发生摩擦时的温度场数据。
8.优选的，所述加压子系统包括轴承座、秤杆、螺杆、秤砣、压紧杆、控制开关；
9.轴承座固定在悬臂支架的自由端，秤杆的一端安装在轴承座内，秤杆的另一端通过螺杆连接秤砣；压紧杆的上端与秤杆相接触，压紧杆的下端穿过悬臂支架的轴线孔洞与燃油箱的顶面接触；控制开关的一端固定在悬臂支架的臂柱上，控制开关的另一端与秤杆活动连接，用于支撑秤杆；控制开关打开时，秤杆受秤砣的重力作用下压压紧杆，压紧杆对燃油箱施加向下正压力；控制开关打开时，秤杆不对压紧杆施加向下的压力。
10.优选的，所述压紧杆是带有滑槽的方形杆件，压紧杆的滑槽通过预埋件连接一个垂直形状的角码；悬臂支架上设有压紧螺杆，压紧螺杆的一端与悬臂支架相连接，压紧螺杆的另一端穿过角码上的通孔；压紧螺杆的外部包裹着可伸长压缩的弹簧，弹簧的一端与悬臂支架相连接，弹簧的另一端与角码相连接；压紧杆与角码之间可沿着滑槽发生相互运动，角码与悬臂支架之间可沿着压紧螺杆的高度方向发生相互运动；
11.控制开关开启时，秤杆作用在压紧杆的上部，此时弹簧受到压力处于压缩状态，压紧杆竖直向下运动并对燃油箱施加向下的正压力；控制开关关闭时，秤杆与压紧杆的上部相互分离，此时弹簧未压缩，压紧杆不对燃油箱施加向下的正压力。
12.优选的，所述固定子系统包括座架、悬臂支架、电机固定板、第一固定挡杆、第二固定挡杆、第三固定挡杆；
13.所述悬臂支架的固定端固定在座架上；所述电机固定板安装在座架的顶部，相当于座架的顶面；所述电机安装在电机固定板的下方，所述磨盘位于电机固定板的上方，且通过电机固定板上的通孔与电机相连接；
14.所述第一固定挡杆位于悬臂支架的右侧限位孔内，第二固定挡杆位于悬臂支架的左侧限位孔内，第三固定挡杆位于悬臂支架的轴向限位孔内，利用三个固定挡杆限制燃油箱在磨盘的转动作用下所产生的水平位移，使燃油箱与磨盘之间产生摩擦。
15.优选的，试验平台还包括：安全防护子系统；
16.所述安全防护子系统包括防爆摄像头、显示器、消防水枪；
17.防爆摄像头连接显示器，用于监控燃油箱内的可燃混合物的燃烧爆炸全过程，消防水枪用于对控燃油箱内的可燃混合物的燃烧爆炸火焰进行喷水灭火。
18.优选的，所述旋转摩擦子系统包括电机、联轴器、轴承套安装板、中心轴、磨盘、稳盘、轴承套、连接件；
19.所述电机连接联轴器，联轴器与中心轴相连，稳盘安装在中心轴的上方，磨盘固定在稳盘的表面上，磨盘的圆心与稳盘的圆心重合，磨盘的上表面设有网纹刻槽；中心轴的外部包裹着轴承套，轴承套固定在轴承套安装板上，轴承套安装板固定在连接件上，连接件固定在座架上。
20.优选的，所述变频调速子系统包括转速传感器、抗噪信号线、转速数字显示仪、变
频调速器、电线；
21.转速传感器的激光信号正面射向磨盘，用于实时测量磨盘的转速；转速传感器通过抗噪信号线连接转速数字显示仪，转速数字显示仪实时显示磨盘的转速；电机通过电线连接变频调速器，变频调速器用于调节电机的频率，从而调节磨盘的转速。
22.优选的，所述磨盘的上表面设有网纹刻槽，用于模拟粗糙接触面。
23.优选的，所述数据采集子系统包括相机、红外热成像仪、计算机；
24.相机用于采集燃油箱在发生摩擦时的图像数据，红外热成像仪用于采集燃油箱在发生摩擦时的温度场数据，相机和红外热成像仪分别将所采集的数据传输至计算机。
25.本发明还提供了一种飞机燃油箱高速摩擦试验方法，包括以下步骤：
26.s1，磨盘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；
27.s2，测量压紧杆距轴承座的水平距离d
压紧杆
，测量秤砣距轴承座的水平距离d
秤砣
；根据试验所要求的燃油箱所需承受的正压力fn，计算秤砣的质量m
秤砣
；选取质量为m
秤砣
的秤砣固定在螺杆下方，并设置控制开关为关闭状态；
28.其中，秤砣的质量m
秤砣
的计算方式为：
[0029][0030]
式中，fn是试验所要求的燃油箱所需承受的正压力fn，单位为n；g是重力加速度，取值9.81m/s2；d
压紧杆
是距轴承座的水平距离，单位为m；d
秤砣
是秤砣距轴承座的水平距离，单位为m；
[0031]
s3，变频调速子系统中的转速传感器的激光信号正面射向磨盘，用于实时测量磨盘的转速；测量转速传感器的激光距磨盘圆心处的距离r；
[0032]
s4，根据试验所要求的摩擦速度v，计算磨盘的转速n；启动电机并观察磨盘的实时转速，直到磨盘的实时转速达到所计算的转速n，保持磨盘以转速n匀速旋转；
[0033]
磨盘的转速n计算方式为：
[0034][0035]
式中，v是试验所要求的摩擦速度，单位为m/s；r是转速传感器的激光距磨盘圆心处的距离，单位为m；磨盘的转速n的单位为round/min；
[0036]
s5，将燃油箱放置在旋转的磨盘上，同时将第一固定挡杆、第二固定挡杆和第三固定挡杆依次安装在悬臂支架的限位孔内，限制限制燃油箱在磨盘的转动作用下所产生的水平位移；
[0037]
s6，设置控制开关为开启状态，开启数据采集子系统中的相机和红外热成像仪，通过相机采集燃油箱在发生摩擦时的图像数据，通过红外热成像仪采集燃油箱在发生摩擦时的温度场数据。
[0038]
本发明的优点在于：
[0039]
(1)本发明可以模拟飞机因着落事故造成机腹的中央油箱与地面之间发生大面积
持续性高速摩擦的过程，解决了现有技术缺乏装有可燃混合物的燃油箱大面积持续性高速摩擦试验平台和试验方法的问题。
[0040]
(2)本发明创新性地提出了旋转摩擦子系统、加压子系统和变频调速子系统，可以分别研究不同接触面粗糙程度、不同正压力大小和不同摩擦速度对飞机中央油箱燃烧爆炸机理的影响，也可以研究粗糙程度、正压力大小和摩擦速度三者耦合作用对中央油箱燃烧爆炸机理的影响；
[0041]
(3)本发明提出的旋转摩擦子系统成功模拟了飞机着落时极端情况下的高速度(约为70m/s)，同时模拟了油箱底面与接触面之间发生大面积持续性摩擦过程。
[0042]
(4)本发明提出的数据采集子系统可以准确地捕捉燃油箱在受到高速滑动摩擦作用下发生燃烧爆炸的火焰形态演化过程和燃油箱温度场变化过程，为研究燃油箱高速滑动摩擦作用下燃烧爆炸发生机理提供科学可靠的测量方法。
附图说明
[0043]
图1为飞机燃油箱高速摩擦试验平台的结构示意图。
[0044]
图2为旋转摩擦子系统局部放大图。
[0045]
图3为座架的俯视结构示意图。
[0046]
图4为电机固定板的俯视结构示意图。
[0047]
图5为连接件的剖面和俯视结构示意图。
[0048]
图6为悬臂支架的俯视结构示意图。
[0049]
图7为悬臂支架的侧面结构示意图。
[0050]
图8为压紧杆的侧面结构示意图。
[0051]
图9为稳盘的结构示意图。
[0052]
图10为磨盘的结构示意图。
[0053]
图11为磨盘和稳盘的剖面结构示意图。
[0054]
图12为秤杆的结构示意图。
[0055]
图13为固定挡杆的结构示意图。
[0056]
图14为联轴器的剖面和俯视结构示意图。
[0057]
图15为中心轴的剖面和俯视结构示意图。
[0058]
图16为螺杆和秤砣的结构示意图。
[0059]
图17为轴承套安装板的俯视和剖面结构示意图。
[0060]
图18为轴承套的剖面和俯视结构示意图。
[0061]
图19为轴承座的结构示意图。
[0062]
图中附图标记的含义如下：
[0063]
1-燃油箱、2-座架、3-悬臂支架、4-电机固定板、5-第一固定挡杆、6-第二固定挡杆、7-第三固定挡杆、8-电机、9-联轴器、10-轴承套安装板、11-中心轴、12-磨盘、13-稳盘、14-轴承座、15-秤杆、16-螺杆、17-秤砣、18-压紧杆、19-控制开关、20-转速传感器、21-抗噪信号线、22-转速数字显示仪、23-变频调速器、24-电线、25-相机、26-红外热成像仪、27-计算机、28-第一三脚架、29-第二三脚架、30-防爆摄像头、31-显示器、32-消防水枪、33-右侧限位孔、34-左侧限位孔、35-轴向限位孔、36-轴线孔洞、37-角码、38-压紧螺杆、39-弹簧、
40-轴承套、41-m12螺栓、42-m8螺栓、43-轴承、44-轴承孔、45-第一螺杆孔、46-第二螺杆孔、47-地脚螺栓孔、48-连接件、49-固定悬臂支架的螺栓孔、50-固定电机固定板的螺栓孔、51-固定连接件的螺栓孔、52-连接中心轴的螺栓孔、53-固定轴承套安装板的螺栓孔、54-固定轴承套的螺栓孔、55-固定磨盘的螺孔、56-固定电机的螺栓孔。
具体实施方式
[0064]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0065]
实施例1
[0066]
由图1-图19所示，一种飞机燃油箱高速摩擦试验平台，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、安全防护子系统。
[0067]
所述燃油箱1为飞机燃油箱，呈长方体形状，位于飞机的机腹部位，也称为飞机中央油箱，所述燃油箱1中装有航空煤油。
[0068]
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。如图3所示，通过地脚螺栓孔47处的螺栓连接将座架2固定在水平地面上以支撑上部结构件；通过固定悬臂支架的螺栓孔49处的螺栓连接将悬臂支架3的固定端固定在座架2上；通过固定电机固定板的螺栓孔50处的螺栓连接将电机固定板4安装在座架2顶部，相当于座架2的顶面；如图6、7、13所示，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，所述三个固定挡杆用于限制燃油箱1的水平位移，具体的，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。
[0069]
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、m12螺栓41、m8螺栓42、连接件48。如图4所示，通过固定电机的螺栓孔56处的螺栓连接将电机8安装在电机固定板4的下方，为旋转摩擦子系统提供动力；如图2、9、14、15所示，电机8穿过电机固定板4上的通孔与联轴器9相连，联轴器9与中心轴11与相连，通过m8螺栓42和连接中心轴的螺栓孔52将稳盘13安装在中心轴11的上方，用于承受燃油箱1施加的正压力；如图2、5、17、18所示，轴承套40包裹着中心轴11，通过m12螺栓41和固定轴承套的螺栓孔54将轴承套40固定在轴承套安装板10上，通过固定轴承套安装板的螺栓孔53处的螺栓连接将轴承套安装板10固定在连接件48上，通过固定连接件的螺栓孔51处的螺栓连接将连接件48固定在座架2上，轴承套40与轴承套安装板10共同增强中心轴11在高速旋转运动下的稳定性；如图10、11所示，通过固定磨盘的螺孔55处的螺丝连接将磨盘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表面具有网纹刻槽以模拟接触面的粗糙度。
[0070]
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。如图1所示，轴承座14固定在悬臂支架3的自由端；如图12、19所示，通过轴承座14上的轴承孔44和轴承43将秤杆15的一端安装在轴承座14内，秤杆15的另一端与螺杆16通过第一螺杆孔45实现螺杆连接；如图16所示，螺杆16通过第二螺杆孔46连接秤砣17；压紧杆18的上端与
秤杆15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与压紧杆18之间分离，即秤杆15不对压紧杆18施加向下的压力。
[0071]
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安装在悬臂支架3的悬臂上，转速传感器20实时测量磨盘12的转速，抗噪信号线21连接转速传感器20和转速数字显示仪22，电线24连接电机8和变频调速器23，变频调速器23可调整磨盘12的转速。
[0072]
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、抗噪信号线21、第一三脚架28、第二三脚架29。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；相机25安装在第一三脚架28上，红外热成像仪26安装在第二三脚架29上，采用抗噪信号线21分别将相机25的图像数据和红外热成像仪26的温度场数据传输至计算机27。本实施例中，相机25为高速相机。
[0073]
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采用抗噪信号线21连接显示器31，可实现近距离监控燃油箱1高速摩擦情况下燃烧爆炸试验的全过程，消防水枪32对试验中燃油箱1的火焰进行及时灭火，保证试验现场安全。
[0074]
本实施例中，上述所有结构件均为钢结构件，材质全部为q235a，其中，悬臂支架3的悬臂自由端处焊接无缝钢管，磨盘12是厚度为4mm的热轧钢板，稳盘13是厚度为16mm的热轧钢板，采用16颗m6的螺丝将所述磨盘12固定在所述稳盘13上。
[0075]
本实施例中，如图8所示，所述加压子系统中的压紧杆18是一个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之间可沿着螺杆高度方向发生相互运动；当控制开关19开启时，秤杆15作用在压紧杆18的上端，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上表面施加向下的正压力，当控制开关19关闭时，秤杆15与压紧杆18的上端相互分离，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。
[0076]
本实施例中，所述磨盘12的表面具有网纹刻槽以模拟接触面的粗糙度，网纹刻槽的深度h0和宽度b0是影响磨盘12表面粗糙度的主要因素，其中，深度h0的数值越大表示磨盘12表面越粗糙，宽度b0的数值越大表示磨盘12表面越粗糙，0《h0《4mm，0《b0《8mm；本实施例中，要求接触面粗糙度满足网纹刻槽的深度h0＝1.2mm，宽度b0＝2.0mm，采用数控高速冲槽机对磨盘12表面按刻槽深度为1.2mm、刻槽宽度为2.0mm进行角度差为90
°
的两个方向上网纹辊压，最终可使磨盘12表面达到试验所需的接触面粗糙度。其中，数控高速冲槽机的使用方法按照市售数控高速冲槽机的说明书方法进行操作。
[0077]
本实施例中，要求磨盘12表面与燃油箱1底面之间的摩擦速度v＝70m/s，上述旋转摩擦子系统使燃油箱1受到大面积持续性高速摩擦作用的基本工作原理是高速运转的电机8通过联轴器9和中心轴11向稳盘13传递机械动力，稳盘13带动磨盘12共同保持高速的圆周
运动，磨盘12表面与燃油箱1底面之间发生大面积高速摩擦作用，已知本实施例要求的摩擦速度为v＝70m/s时，可以计算磨盘12圆周运动的转速为n，操作变频调速器23使磨盘12达到所述转速n，则磨盘12可达到本实施例要求的摩擦速度v＝70m/s。
[0078]
本实施例中，所述压紧杆18对燃油箱1施加正压力是通过放大秤砣17的重力实现的，本实施例中，要求燃油箱1受到大小为fn＝4000n的正压力，计算所需秤砣17的质量为m
秤砣
，将质量为m
秤砣
的秤砣17安装在螺杆16上，开启控制开关19，秤杆15在秤砣17的重力作用下撞击压紧杆18，压紧杆18为燃油箱1施加大小为4000n的正压力。
[0079]
实施例2
[0080]
一种飞机燃油箱高速摩擦试验方法，包括以下步骤：
[0081]
s21，将悬臂支架3固定在座架2上，将电机固定板4安装在座架2顶部，并采用螺栓将电机8固定连接在电机固定板4的下方，将连接件48固定在座架2上。
[0082]
s22，电机8穿过电机固定板4与联轴器9连接，联轴器9连接中心轴11，固定轴承套安装板10和轴承套40，在中心轴11上安装稳盘13。
[0083]
s23，按本实施例要求，确定磨盘12表面网纹的刻槽深度为h0＝1.2mm、刻槽宽度为b0＝2.0mm，将完成刻槽的磨盘12安装在稳盘13上。
[0084]
s24，测量压紧杆18距轴承座14的水平距离d
压紧杆
＝0.2m，测量秤砣17距轴承座的水平距离d
秤砣
＝1.0m，按本实施例要求，燃油箱1承受的正压力fn＝4000n，计算秤砣17的质量m
秤砣
＝81.5kg。
[0085]
步骤s24中，计算秤砣的质量的公式如下：
[0086][0087]
式中，fn是本实施例中要求燃油箱承受的正压力，g是重力加速度，取值9.81m/s2。
[0088]
s25，将秤杆15的左端安装在轴承座14内，秤杆15的右端连接螺杆16，选取质量m
秤砣
＝81.5kg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。
[0089]
s26，将转速传感器20安装在悬臂支架3上，测量转速传感器20的激光距磨盘12圆心处的距离r＝0.60m，采用抗噪信号线21连接转速传感器20和转速数字显示仪22。
[0090]
s27，将相机25安装在第一三脚架28上，将红外热成像仪26安装在第二三脚架29上，采用抗噪信号线21依次将相机25和红外热成像仪26连接至计算机27，安装防爆摄像头30并采用抗噪信号线21将防爆摄像头30连接至显示器31。
[0091]
s28，采用电线24连接电机8和变频调速器23，按本实施例需求的摩擦速度v＝70m/s，计算磨盘转速n＝1114round/min，开启变频调速器23并观察转速数字显示仪22上的转速，操作加速按钮直到转速达到所需的磨盘转速n＝1114round/min，保持磨盘12以转速n＝1114round/min匀速旋转。
[0092]
步骤s28中，计算磨盘转速n的公式具体如下：
[0093][0094]
式中，v是本实施例要求的摩擦速度(单位：m/s)，r是转速传感器距磨盘圆心处的水平距离(单位：m)。
[0095]
s29，将装有航空煤油的燃油箱1放置在高速旋转的磨盘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，限制燃油箱1的水平位移。
[0096]
s210，设置控制开关19为开启状态，开启相机25和红外热成像仪26记录试验数据，具体的通过相机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；完成一次试验后，关闭电机8，使用消防水枪32对燃油箱1的火焰进行灭火，基于计算机27对试验数据进行分析处理。
[0097]
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：
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f
n
，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，f
n
是试验所要求的燃油箱(1)所需承受的正压力f
n
，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。

技术总结
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。的影响。的影响。


技术研发人员：王昌建 马鸿盛 贾佳 李炜 吴晓伟 晋文超 李阳
受保护的技术使用者：中国人民解放军92942部队
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/24