CN113176156A - 一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，包括多炮管环形支撑、炮管簇、装弹口封头、出口测速封头以及底座，所述多炮管环形支撑包括方形支架和卡盘，方形支架固定于底座上，卡盘设置于方形支架中；所述炮管簇包括多根圆柱形炮管，多根圆柱形炮管分别独立地设置于卡盘中，并能够独立地相对于卡盘转动；所述装弹口封头连接有储能罐，设置在圆柱形炮管的入口处；所述出口测速封头设置在圆柱形炮管的出口处，出口测速封头连接有激光测速系统。本发明可直接装填非圆形弹丸能够有效改善了弹托对弹丸的冲击速度和方向的影响，多炮管可切换功能能够有效的解决外物冲击损伤试验中，模拟外物的多样性要求以及外物飞行姿态可调整的要求。

Description

一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置

技术领域

本发明涉及一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，属于材料与结构外物损伤试验领域。

背景技术

飞机/直升机在起飞、着陆或近地飞行过程中，跑道或地面上的砂砾、石块或金属物等硬物常常伴随着强大的气流被吸入航空发动机流道中，随后与高速旋转的风扇/压气机叶片发生碰撞形成硬物冲击损伤(或称外物损伤FOD)，轻则造成发动机叶片高周疲劳破坏，重则直接打断叶片。

外物损伤的严重程度往往依赖于发动机吸入的外物形状和尺寸，但外场环境复杂(尤其对于直升机发动机)导致航空发动机吸入的外物形状和尺寸随机性较大，同时外物损伤事件发生后，工程人员只能通过损伤形貌和严重程度推测吸入硬物的材质、形状和尺寸。为了全面了解外场可能发生的外物损伤对叶片高周疲劳等结构耐久性性能的影响，工程人员需要人为创造硬物冲击损伤。虽然真实发动机吸入外物的试验能够绝对真实再现外物损伤，但是试验过程不仅不可控制而且成本极高。因此，在实验室条件下模拟外场真实损伤对外物损伤后叶片结构耐久性设计与维护评估尤为重要。

为此，人们发明了一种轻气炮试验装置(如专利“CN201710896598.0一种低速轻气炮冲击试验装置”)用于实验室条件下模拟外物损伤。为了模拟外场多样性的外物损伤，模拟冲击试验需要采用不同材料、不同大小和不同形状的模拟外物以不同飞行姿态对试验件进行冲击，这对轻气炮的使用兼容性和多样性提出了要求。同时为了保证冲击试验的稳定性和可重复性，弹托与弹丸分离对弹丸飞行姿态造成的扰动逐渐成为工程师们不能接受的情况。长久以来工程中仍采用单根圆形内膛截面炮管加上弹托的方式已无法完全兼容多样性的外物亦不能有效防止弹托对弹丸脱离时飞行姿态的影响，若需进行更大形状/尺寸范围内的不同外物进行冲击损伤模拟试验则需新搭建多套轻气炮试验装置或进行炮管更换改造，不仅需要大量试验空间，而且需要额外的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，以解决外物损伤模拟试验中弹托对弹丸飞行姿态的影响以及冲击试验对炮管和弹丸姿态多样性需求的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，包括多炮管环形支撑、炮管簇、装弹口封头、出口测速封头以及底座，其中：

所述多炮管环形支撑包括方形支架和卡盘，方形支架固定于底座上，卡盘设置于方形支架中；

所述炮管簇包括多根圆柱形炮管，多根圆柱形炮管分别独立地设置于卡盘中，并能够独立地相对于卡盘转动；

所述装弹口封头连接有储能罐，设置在圆柱形炮管的入口处；

所述出口测速封头设置在圆柱形炮管的出口处，出口测速封头连接有激光测速系统。

所述卡盘中设置有多个供圆柱形炮管穿过的孔，每个孔的内壁上均匀设置有三个卡块和弹簧，弹簧的一端接触卡块，另一端接触孔内壁。

所述卡盘为圆形，其周向设置有若干定位槽，方形支架上设置有一个定位孔，卡盘的一个定位槽与方形支架的定位孔相对应，并通过插入销钉定位。

所述方形支架由两个半圆形部件组成，两个半圆形部件两侧通过起吊螺钉固定连接。

所述装弹口封头为圆柱形内螺纹封头，其与圆柱形炮管之间设置有圆柱形内外螺纹垫片。

所述出口测速封头为圆柱形，且具有内螺纹，其侧壁开设有两个方形穿透性缺口，出口测速封头与圆柱形炮管之间设置有圆柱形内外螺纹垫片。

所述多根圆柱形炮管的炮膛截面形状不同、内径不同、外径不同；

所述多根圆柱形炮管的炮膛截面形状包括三角形、椭圆形、正方形。

有益效果：本发明有效解决了外物损伤模拟试验中弹托对弹丸飞行姿态的影响以及冲击试验对炮管多样性和弹丸姿态多样性的需求问题。采用直接装填弹丸进行冲击，避免弹托对弹丸飞行姿态的影响，采用旋转更换炮管的模式具有节约空间、减少部件装配和操作简单的优点；采用炮管支承独立旋转装置可以更好地方便试验人员调整冲击形式和弹丸姿态，防止了焊接的不可调整性；采用定位销钉固定能够最大程度的节约加工费用，且使用便利，定位准确。

附图说明

图1为本发明的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置的结构示意图；

图2为装弹口封头的结构示意图；

图3为卡盘的结构示意图；

图4为本发明的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置的前视图；

图5为弹丸直接装填示意图；

图中符号说明如下：

1-出口测速封头，2-圆形卡盘，3-底座，4-销钉，5-起吊螺栓，6-方形支撑，7-炮管簇，8-装弹口封头，9-储能罐，10-圆柱形垫片，11-卡块，12-弹簧，13-销钉定位槽，14-三角形截面炮管，15-椭圆形截面炮管，16-正方形截面炮管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，本发明的一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，包括多炮管环形支撑、炮管簇、装弹口封头、出口测速封头以及底座，其中：

多炮管环形支撑包括方形支架6和卡盘2，方形支架6固定于底座3上，卡盘2设置于方形支架6中，部件之间使用润滑油进行润滑；

炮管簇7包括多根圆柱形炮管，多根圆柱形炮管分别独立地设置于卡盘2中，并能够独立地相对于卡盘2转动，多根圆柱形炮管的炮膛截面形状不同、内径不同、外径不同；

装弹口封头8连接有储能罐9，设置在圆柱形炮管的入口处；

出口测速封头1设置在圆柱形炮管的出口处，出口测速封头1连接有激光测速系统。

如图2所示，装弹口封头8为圆柱形内螺纹封头，其与圆柱形炮管之间设置有圆柱形内外螺纹垫片10，装弹口封头8能够兼容不同内外径的炮管。

出口测速封头1为圆柱形，且具有内螺纹，其侧壁开设有两个方形穿透性缺口，出口测速封头1与圆柱形炮管之间设置有圆柱形内外螺纹垫片10，出口测速封头1能够兼容不同内外径的炮管。

如图3所示，卡盘2中设置有多个供圆柱形炮管穿过的孔，每个孔的内壁上均匀设置有三个卡块11和弹簧12，弹簧12的一端接触卡块11，另一端接触孔内壁。卡盘2能够通过卡块11和弹簧12三点定位，能够兼容不同内外径的炮管，并能够使每一根炮管都能够独立旋转。

卡盘2为圆形，其周向设置有若干定位槽13，方形支架6上设置有一个定位孔，卡盘2的一个定位槽13与方形支架6的定位孔相对应，并通过插入销钉4定位。

方形支架6由两个半圆形的部件组成，两个半圆形的部件两侧通过起吊螺钉5固定连接。

如图5所示，多根圆柱形炮管的炮膛截面形状包括三角形、椭圆形、正方形等。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例

本实施例为外物损伤模拟试验实施及切换炮管的情况。

在试验开始前，将卡盘2安装到方形支撑6上，之后将试验所需要的所有炮管安装到圆形卡盘2上，并由呈正三角分布的卡块11轴向固定；旋紧起吊螺栓5固定圆形卡盘2。

使用时拿开销钉4，旋松起吊螺栓5，转动圆形卡盘2，将所需炮管旋转到最下方后，由销钉4在圆形卡盘销钉定位槽13固定；利用装弹口兼容封头8和垫片10连接储能罐9；利用出口测速封头1连接激光测速系统，并激光测速系统是否能够可靠工作；放下防护罩，当储能罐气压到达设定的数值后在远处按下电磁阀开关，进行空发操作，排除储能罐中的空气和炮管中的异物；打开防护罩，按照实验方案对冲击角度、位置等的要求，用夹具固定试件；放下防护罩，确保防护罩完全包裹试件，防止弹丸飞出伤及试验人员；将弹丸放入炮管装弹口8，将装弹口兼容封头拧紧；当储能罐气压到达设定的数值后，关闭储气罐开关；试验人员进行躲避，在远处打开电磁阀开关，实施试验。

试验中途要切换炮管时，旋下装弹口封头8、旋下出口测速封头1、取下销钉4、旋松起吊螺钉5，使所使用的炮管至最下方后，用销钉4在圆形卡盘销钉定位槽13定位后旋紧起吊螺钉5，旋上装弹口兼容封头8、旋上出口测速封头1，完成炮管切换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：包括多炮管环形支撑、炮管簇、装弹口封头、出口测速封头以及底座，其中：

所述多炮管环形支撑包括方形支架(6)和卡盘(2)，方形支架(6)固定于底座(3)上，卡盘(2)设置于方形支架(6)中；

所述炮管簇(7)包括多根圆柱形炮管，多根圆柱形炮管分别独立地设置于卡盘(2)中，并能够独立地相对于卡盘(2)转动；

所述装弹口封头(8)连接有储能罐(9)，设置在圆柱形炮管的入口处；

所述出口测速封头(1)设置在圆柱形炮管的出口处，出口测速封头(1)连接有激光测速系统。

2.根据权利要求1所述的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：所述卡盘(2)中设置有多个供圆柱形炮管穿过的孔，每个孔的内壁上均匀设置有三个卡块(11)和弹簧(12)，弹簧(12)的一端接触卡块(11)，另一端接触孔内壁。

3.根据权利要求1所述的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：所述卡盘(2)为圆形，其周向设置有若干定位槽(13)，方形支架(6)上设置有一个定位孔，卡盘(2)的一个定位槽(13)与方形支架(6)的定位孔相对应，并通过插入销钉(4)定位。

4.根据权利要求1所述的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：所述方形支架(6)由两个半圆形的部件组成，两个半圆形的部件两侧通过起吊螺钉(5)固定连接。

5.根据权利要求1所述的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：所述装弹口封头(8)为圆柱形内螺纹封头，其与圆柱形炮管之间设置有圆柱形内外螺纹垫片(10)。

6.根据权利要求1所述的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：所述出口测速封头(1)为圆柱形，且具有内螺纹，其侧壁开设有两个方形穿透性缺口，出口测速封头(1)与圆柱形炮管之间设置有圆柱形内外螺纹垫片(10)。

7.根据权利要求1所述的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：所述多根圆柱形炮管的炮膛截面形状不同、内径不同、外径不同。

8.根据权利要求7所述的原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置，其特征在于：所述多根圆柱形炮管的炮膛截面形状包括三角形、椭圆形、正方形。

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