[发明专利]一种原位切换可旋炮管的轻气炮试验装置

说明书

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。

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。