一種蜂窩芯透氣速率及封閉區(qū)域的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種蜂窩巧透氣速率及封閉區(qū)域的檢測方法，屬于航天器復(fù)合材料技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有較高的比強(qiáng)度、比剛度、較好的抗疲勞性、阻巧減振性能和良好 的隔聲降噪、吸聲和隔熱性能等，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星各類結(jié)構(gòu)中，如結(jié)構(gòu)板、太陽翼基板、承力 筒等。
[0003] 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是典型的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件，主要由蒙皮、蜂窩巧子和膠層組成，蜂窩夾層 結(jié)構(gòu)的蒙皮有兩塊，其厚度比巧子高度小很多，要求具有較高的剛度和強(qiáng)度；蜂窩巧子則為 正交各向異性結(jié)構(gòu)，沿蒙皮面內(nèi)方向的剛度和強(qiáng)度較??；膠層是蒙皮與蜂窩巧之間的過渡 層，并提供連接強(qiáng)度。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的研制是通過膠粘劑將蒙皮、蜂窩巧進(jìn)行膠接裝配，并 完成膠粘劑固化形成夾層結(jié)構(gòu)的過程。
[0004] 由于航天器蜂窩夾層結(jié)構(gòu)要經(jīng)歷發(fā)射段快速進(jìn)入真空的過程，所W要求其具有良 好的透氣性，且不能存在局部封閉區(qū)間，否則在快速進(jìn)入真空且溫度上升的環(huán)境影響下，將 會產(chǎn)生內(nèi)壓并可能導(dǎo)致蒙皮與蜂窩巧之間局部脫粘，甚至引起巧格開裂或變形，導(dǎo)致夾層 結(jié)構(gòu)破壞。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮為實(shí)體結(jié)構(gòu)無法透氣，只能通過侶蜂窩巧實(shí)現(xiàn)夾層結(jié)構(gòu)透 氣，所W基本采用有孔蜂窩巧材。但目前缺乏有效手段對蜂窩巧材的透氣速率W及夾層結(jié) 構(gòu)是否存在密閉空間進(jìn)行檢測，所W無法在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)研制過程中控制因透氣性不滿足 要求而帶來的風(fēng)險(xiǎn)，而只能在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)研制完成后通過熱真空試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，一旦存 在不透氣性區(qū)域則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷甚至報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種蜂窩巧透氣速 率及封閉區(qū)域的檢測方法，W此來實(shí)現(xiàn)多種規(guī)格蜂窩巧材的透氣速率的檢測，同時(shí)亦可對 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中的局部封閉區(qū)域進(jìn)行檢測。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0007] 一種蜂窩巧透氣速率及封閉區(qū)域的檢測方法，具體步驟為：
[000引步驟1 ;根據(jù)待測蜂窩巧要求制作一定規(guī)格尺寸的蜂窩巧透氣速率及封閉區(qū)域檢 測試驗(yàn)件，試驗(yàn)件蒙皮為透明有機(jī)玻璃板，相對的兩個(gè)側(cè)邊采用侶埋塊密封，蜂窩巧為待測 透氣速率蜂窩巧，在有機(jī)玻璃蒙皮與側(cè)面?zhèn)H埋件上設(shè)置密封槽，W增強(qiáng)試驗(yàn)件在腔體中的 密封；
[0009] 步驟2 ;將制備完成的待測試驗(yàn)件放入一定容積的腔體內(nèi)，保證已經(jīng)完成密封的 兩邊與腔體左右兩側(cè)密封面貼合，前后兩側(cè)面預(yù)留進(jìn)、出氣口，試驗(yàn)件與腔體之間采用密封 槽進(jìn)行密封；
[0010] 步驟3 ;關(guān)閉腔體進(jìn)氣口的可控通斷閥口，通過出氣口對上述一定容積的腔體抽 真空，通過真空度傳感器監(jiān)測腔體內(nèi)真空度，達(dá)到l(T2MI^a后停止抽真空；
[001U 步驟4 ;打開腔體進(jìn)氣口端可控通斷閥口，通過腔體進(jìn)氣口將一定壓力的有色氣 體充入放置有蜂窩夾層的有一定真空度的試驗(yàn)件的空腔內(nèi)；
[0012] 步驟5 ;在充入有色氣體的同時(shí)，通過壓力傳感器監(jiān)測放置有試驗(yàn)件的腔體內(nèi)、外 的氣體壓力，并啟動計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；
[001引步驟6 ;待腔體內(nèi)、外有色氣體壓力基本保持平衡，沒有氣流流動時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣口 可控通斷閥口，結(jié)束計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并記錄腔體內(nèi)外壓力平衡所經(jīng)過的時(shí)間；
[0014] 步驟7 ;通過氣體流量和計(jì)時(shí)時(shí)間間隔計(jì)算待測蜂窩巧的透氣速率，透氣速率計(jì) 算公式為：
[0015] PaV-PiV = P〇Vi {P. - PA V
[0016] K p
[0017] 其中，Pi為抽真空后的壓強(qiáng)，P2為壓力平衡時(shí)試驗(yàn)件內(nèi)部壓強(qiáng)，V為試驗(yàn)件體積，Vi 為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下通過試件的氣體量，得到透氣速率為V = Vi/t，其中t為計(jì)時(shí)器檢測得出的 時(shí)間間隔；
[0018] 步驟8 ;通過有色氣體在蜂窩夾層試驗(yàn)件中的分布情況判斷局部封閉區(qū)域并估算 其面積。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明可W實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格蜂窩巧透氣速率的 檢測W及蜂窩夾層結(jié)構(gòu)局部封閉區(qū)域的檢測，并得到蜂窩巧透氣速率的量化評定指標(biāo)，在 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)研制過程中檢測其透氣性，對控制衛(wèi)星蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的研制質(zhì)量具有重要意 義，該發(fā)明專利填補(bǔ)了我國在蜂窩巧透氣速率及封閉區(qū)域檢測技術(shù)領(lǐng)域的空白。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明檢測基本流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022] 本發(fā)明提出了一種蜂窩夾層結(jié)構(gòu)蜂窩巧材透氣速率及封閉區(qū)域的檢測方法，根據(jù) 該方法的基本思路設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)試驗(yàn)件，實(shí)現(xiàn)了多種規(guī)格蜂窩巧材的透氣速率 的檢測，同時(shí)檢測出了蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中的局部封閉區(qū)域。
[0023] 本發(fā)明采用一定外形尺寸的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)試驗(yàn)件，試驗(yàn)件的蜂窩巧為待檢蜂窩 巧，前后兩端采用專用密封裝置和密封條密封，且在其中抽真空面接壓力傳感器和真空度 傳感器，另外一個(gè)側(cè)面通過帶有可控通斷閥口的管道接充滿均質(zhì)有色氣體的壓力容器，壓 力傳感器、真空度傳感器及可控通斷閥口通過控制回路與自動計(jì)時(shí)裝置之間進(jìn)行信息傳 遞。
[0024] 在蜂窩巧透氣速率測試過程中，通過自動控制系統(tǒng)使得可控通斷閥口處于斷開狀 態(tài)，然后開啟真空系統(tǒng)將密封的蜂窩巧樣件抽真空至一定真空壓力W下。停止抽真空并識 別真空度傳感器數(shù)值，待真空度傳感器數(shù)值穩(wěn)定在某一規(guī)定的真空壓力之下后，向控制系 統(tǒng)發(fā)出指令，可控通斷閥口處于打開狀態(tài)，同時(shí)自動計(jì)時(shí)裝置開始計(jì)時(shí)，在壓差作用下有色 氣體將迅速向蜂窩巧真空腔內(nèi)擴(kuò)散，待試驗(yàn)件兩端的壓力傳感器數(shù)值相同時(shí)，控制系統(tǒng)向 計(jì)時(shí)裝置發(fā)出計(jì)時(shí)結(jié)束指令。計(jì)算蜂窩巧的透氣速率，完成透氣速率測試。同時(shí)可根據(jù)試 驗(yàn)件中有色氣體的分布情況，判斷是否存在局部封閉區(qū)域W及封閉區(qū)域的尺寸，試件蒙皮 均采用透明材料。
[0025] 具體步驟為；步驟1 ;根據(jù)待測蜂窩巧要求制作一定規(guī)格尺寸的蜂窩巧透氣速率 及封閉區(qū)域檢測試驗(yàn)件，試驗(yàn)件蒙皮為透明有機(jī)玻璃板，相對的兩個(gè)側(cè)邊采用侶埋塊密封， 蜂窩巧為待測透氣速率蜂窩巧，在有機(jī)玻璃蒙皮與側(cè)面?zhèn)H埋件上設(shè)置密封槽，W增強(qiáng)試驗(yàn) 件在腔體中的密封；
[0026] 步驟2 ;將制備完成的待測試驗(yàn)件放入一定容積的腔體內(nèi)，保證已經(jīng)完成密封的 兩邊與腔體左右兩側(cè)密封面貼合，前后兩側(cè)面預(yù)留進(jìn)、出氣口，試驗(yàn)件與腔體之間采用密封 槽進(jìn)行密封；
[0027] 步驟3 ;關(guān)閉腔體進(jìn)氣口的可控通斷閥口，通過出氣口對上述一定容積的腔體抽 真空，通過真空度傳感器監(jiān)測腔體內(nèi)真空度，達(dá)到后停止抽真空；
[002引步驟4;打開腔體進(jìn)氣口端可控通斷閥n，通過腔體進(jìn)氣口將一定壓力的有色氣 體充入放置有蜂窩夾層的有一定真空度的試驗(yàn)件的空腔內(nèi)；
[0029] 步驟5 ;在充入有色氣體的同時(shí)，通過壓力傳感器監(jiān)測放置有試驗(yàn)件的腔體內(nèi)、外 的氣體壓力，并啟動計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；
[0030] 步驟6 ;待腔體內(nèi)、外有色氣體壓力基本保持平衡，沒有氣流流動時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣口 可控通斷閥口，結(jié)束計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并記錄腔體內(nèi)外壓力平衡所經(jīng)過的時(shí)間；
[0031] 步驟7 ;通過氣體流量和計(jì)時(shí)時(shí)間間隔計(jì)算待測蜂窩巧的透氣速率，透氣速率計(jì) 算公式為：
[0032] PaV-PiV = P〇Vi (P-. - R) V
[0033] =----
[0034] 其中，Pi為抽真空后的壓強(qiáng)，P2為壓力平衡時(shí)試驗(yàn)件內(nèi)部壓強(qiáng)，V為試驗(yàn)件體積，Vi 為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下通過試件的氣體量，得到透氣速率為V = Vi/t，其中t為計(jì)時(shí)器檢測得出的 時(shí)間間隔；
[0035] 步驟8 ;通過有色氣體在蜂窩夾層試驗(yàn)件中的分布情況判斷局部封閉區(qū)域并確定 其面積。
[0036] 使用本發(fā)明可W實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格蜂窩巧透氣速率的檢測W及蜂窩夾層結(jié)構(gòu)局部封 閉區(qū)域的檢測，并得到蜂窩巧透氣速率的量化評定指標(biāo)，在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)研制過程中檢測 其透氣性，對控制衛(wèi)星蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的研制質(zhì)量具有重要意義。該發(fā)明專利填補(bǔ)了我國在 蜂窩巧透氣速率及封閉區(qū)域檢測技術(shù)領(lǐng)域的空白。
[0037] 本發(fā)明未公開技術(shù)屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種蜂窩芯透氣速率及封閉區(qū)域的檢測方法，其特征在于，具體步驟為： 步驟1:根據(jù)待測蜂窩芯要求制作一定規(guī)格尺寸的蜂窩芯透氣速率及封閉區(qū)域檢測試 驗(yàn)件，試驗(yàn)件蒙皮為透明有機(jī)玻璃板，相對的兩個(gè)側(cè)邊采用鋁埋塊密封，蜂窩芯為待測透 氣速率蜂窩芯，在有機(jī)玻璃蒙皮與側(cè)面鋁埋件上設(shè)置密封槽，以增強(qiáng)試驗(yàn)件在腔體中的密 封； 步驟2 :將制備完成的待測試驗(yàn)件放入一定容積的腔體內(nèi)，保證已經(jīng)完成密封的兩邊 與腔體左右兩側(cè)密封面貼合，前后兩側(cè)面預(yù)留進(jìn)、出氣口，試驗(yàn)件與腔體之間采用密封槽進(jìn) 行密封； 步驟3 :關(guān)閉腔體進(jìn)氣口的可控通斷閥門，通過出氣口對上述一定容積的腔體抽真空， 通過真空度傳感器監(jiān)測腔體內(nèi)真空度，達(dá)到l〇_2MPa以下后停止抽真空； 步驟4:打開腔體進(jìn)氣口端可控通斷閥門，通過腔體進(jìn)氣口將有色氣體充入放置有蜂 窩夾層的試驗(yàn)件的空腔內(nèi)； 步驟5 :在充入有色氣體的同時(shí)，通過壓力傳感器監(jiān)測放置有試驗(yàn)件的腔體內(nèi)、外的氣 體壓力，并啟動計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)； 步驟6 :待腔體內(nèi)、外有色氣體壓力保持平衡，沒有氣流流動時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣口可控通斷 閥門，結(jié)束計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并記錄腔體內(nèi)外壓力平衡所經(jīng)過的時(shí)間； 步驟7 :通過氣體流量和計(jì)時(shí)時(shí)間間隔計(jì)算待測蜂窩芯的透氣速率，透氣速率計(jì)算公 式為： P2V-PJ=
其中，Pi為抽真空后的壓強(qiáng)，p2為壓力平衡時(shí)試驗(yàn)件內(nèi)部壓強(qiáng)，v為試驗(yàn)件體積，ViS標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下通過試件的氣體量，得到透氣速率為V=V/t，其中t為計(jì)時(shí)器檢測得出的時(shí) 間間隔； 步驟8 :通過有色氣體在蜂窩夾層試驗(yàn)件中的分布情況判斷局部封閉區(qū)域并估算其面 積。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蜂窩芯透氣速率及封閉區(qū)域的檢測方法，實(shí)現(xiàn)步驟包括：制作蜂窩芯透氣速率及封閉區(qū)域檢測試驗(yàn)件，將試驗(yàn)件放入一定容積的腔體內(nèi)，并保證兩側(cè)面密封，關(guān)閉腔體進(jìn)氣口的可控通斷閥門，通過出氣口對上述一定容積的腔體抽真空，打開腔體進(jìn)氣口端可控通斷閥門，通過壓力傳感器監(jiān)測放置有試驗(yàn)件的腔體內(nèi)、外的氣體壓力，并啟動計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣口可控通斷閥門，計(jì)算待測蜂窩芯的透氣速率，判斷局部封閉區(qū)域并估算其面積。本發(fā)明在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)研制過程中檢測其透氣性，對控制衛(wèi)星蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的研制質(zhì)量具有重要意義，該發(fā)明專利填補(bǔ)了我國在蜂窩芯透氣速率及封閉區(qū)域檢測技術(shù)領(lǐng)域的空白。
【IPC分類】G01N15-08, G01B13-20
【公開號】CN104568695
【申請?zhí)枴緾N201410800124
【發(fā)明人】劉佳, 宮頊, 鄭建虎, 張玉生
【申請人】北京衛(wèi)星制造廠
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月19日