大容积气密强度试验多充气台多通道控制充放气技术

焦丽娟

摘 要：随着我国大型运输机和大型客机的研制，在对大容积飞机结构进行气密强度试验时，单个充气台由于流量较小，造成充放气过程速度慢，误差大。文章对多充气台联合充放气技术进行了研究，采用多个控制通道同时对多充气台进行充放气控制，有效缩短了充放气时间。同时，多个气压传感器实时反馈各部位气压值，使气密舱在短时间内达到气压均匀。试验验证结果表明，该方法能有效解决因气密舱容积大而导致的充压点加载速度慢的问题，并降低试验的危险性。

关键词：气密强度试验；多充气台多通道；充放气技术

中图分类号：V216.14 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0008-03

Abstract： With the development of large transport aircraft and large passenger aircraft in our country， in the airtight strength test of the large-volume aircraft structure， the flow rate of a single aerator is relatively small， which results in a slow filling and discharging process with a large error. In this paper， the technology of combined charge and release of gas is studied. Multiple control channels are used to control the charge and release of gas at the same time， and the time of charge and release is effectively shortened. At the same time， a number of pressure sensors feed back the pressure value of each part in real time， so that the air pressure is uniform in the airtight cabin in a short period of time. The experimental results show that the method can effectively solve the problem of slow loading speed caused by the large volume of the airtight cabin and reduce the risk of the test.

Keywords： airtight strength test； multi-inflator and multi-channel； gas filling/discharging technology

引言

根據《军用飞机结构强度规范》，在飞机结构强度试验中，气密强度试验是关键试验之一，其目的是验证机身气密增压舱、油箱、驾驶舱等部件的结构强度。气密强度试验具有很大的风险性，要选择合适的充气台、充气管路、传感器、仪表，设置合理的控制参数，才能保证试验的安全和可靠。

对于小型飞机小容积气密舱气密强度试验，如驾驶舱、油箱、进气道等部件气密强度试验，通常采用单充气台单通道控制的方法对气密舱充压，并配备应急按钮、触点压力表、精密压力表等一系列保护措施，试验加载稳定，具有一定的可靠性。但是对于大型飞机大容积气密舱气密强度试验，由于其飞机体积和气密强度均较大，单充气台单通道的控制方法因单个充气台的局限性，就无法保证充压的时间，甚至无法保证充压载荷。因此为了满足大容积气密舱气密强度试验的需求，需将多台充气台联合起来同时向气密舱充气。

对于多充气台联合充气，中国飞机强度研究所高利娃等人将两个充气台的内部电路进行并联，在充气过程中，两台充气台由同一路控制通道的伺服阀电流来控制充气阀的开口大小，即两台充气台按照同步指令进行充气，该方法有效的增大了充气过程中的充气量。但是单通道（一个命令一个传感器反馈）控制多个充气台从多个部位对气密舱进行充压，其反馈来自气密舱局部单个气压传感器，充气台同时进行一个动作（充/放气），该方法缩短了充气时间，但不能保证气密舱在短时间内达到气压均匀，具有一定的风险性，因此本文对多充气台多通道控制并联充放气技术进行研究和验证。多充气台多通道控制并联充放气方法中，各充气台采用同一载荷谱，即各充气台执行同一命令，但是各充气台的反馈来自各通道所控制充气台的位于气密舱不同部位气压传感器的反馈值，由于控制系统采用的是误差控制，即根据命令和反馈的误差值来输出各控制通道的伺服阀电流以调节各充气台充气阀开口大小，因此该方法既提高了充气过程中的充气量，又能使大容积气密舱内的各处气压值保持均匀，提高了试验效率。

1 多充气台多通道控制充放气方法

在气密强度试验中，充放气系统由空压站、充气台、控制系统、气密舱和连接管路组成。空压站为充气台提供0.8Mpa的气源压力，空压站通过管路与充气台连接。控制系统根据当前控制通道命令值和气压传感器测得的气密舱压力反馈值控制充气台的充放气，充气台通过管路与气密舱连接。

多充气台多通道控制并联方法，即通过多通道（一个命令多个传感器反馈）控制多个充气台从多个不同部位对气密舱进行充压，具体实施方案如图1所示。反馈来自气密舱多个不同部位气压传感器，每个通道控制对应的充气台进行充/放气动作，相互独立，互不干涉，保证气密舱在短时间内达到充压载荷。

2 试验验证

在某型飞机后机身气密舱进行了验证试验，分别采用单充气台单通道控制使用和两个充气台两个通道并联控制使用两种方法进行气密试验。该型飞机后机身气密容积约240m3，包括货舱和设备舱，两个舱通过地板上若干个孔相通，试验时该气密舱内无任何填充物。

2.1 试验方法

在气密舱前气密端框设置2个充气口，1个布置在货舱地板上面，1个布置在货舱地板下面，并行充压。在气密舱地板上面，试验件左侧远离充气口的部位设置有2个反馈口，1个接气压传感器和精密压力表，1个接触点压力表，试验件右侧远离充气口的部位设置有1个反馈口，接气压传感器和精密压力表，如图2所示。

2.2 试验设备

本次验证试验所用试验设备如表1所示。

2.3 试验过程

试验时分别按照表2中的三种情况以5kPa增量从0载逐级加载，加载过程中记录气压传感器反馈、加载至每级载荷时所用时间。当加载至30kPa后，按5kPa递减逐级卸载，卸载过程中记录气压传感器反馈及卸载至每級载荷时所用时间。

2.4 试验结果

试验结果详见表3，从表中可以看出，加载误差小于1%。对比3次试验结果，可以得出：

（1）通道1气压传感器1与通道2气压传感器2反馈差值较小，可以判断气密舱内气压均匀。

（2）1#充气台性能优于2#充气台，等气源压力等容积气密舱充压，1#充气台所需时间较短。

（3）同一个气密舱，两个充气台两个通道控制并联使用不受充气台本身性能优劣太大的影响。

（4）同一个气密舱，两个充气台两个通道控制并联使用，加载协调性较好，充/放气基本同步，充压所需时间较短，输出功率大于单充气台单通道控制输出功率。

3 结束语

通过试验验证，两个充气台两个通道控制并联使用的输出功率、稳定性及可靠性高于单个充气台单个通道控制使用，技术方法可行。依照此技术方法的基本原理，可推广至多充气台多通道控制并联使用，可有效解决大流量快速充放气的要求，加大充放气流量，减少大容积气密舱充放气时间，解决因气密舱容积大而导致充压点与作动筒加载点跟随性差的问题，并降低试验的危险性。

参考文献：

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