本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)試驗(yàn)，具體涉及一種高溫老化前后氣密性試驗(yàn)方法及夾持試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

1、高推重比/功重比是航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢，其中結(jié)構(gòu)減重是關(guān)鍵途徑之一。針對航空發(fā)動機(jī)中壓氣機(jī)機(jī)匣等單個體積較大的零件，若能采用輕質(zhì)復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料，將能產(chǎn)生巨大的減重收益，樹脂基復(fù)合材料因具有密度低、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞性能好、阻尼減振性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，被視為航空發(fā)動機(jī)冷端部件理想的結(jié)構(gòu)材料。隨著航空發(fā)動機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，即使是冷端部件也需承受高溫，長時間服役條件下復(fù)合材料容易產(chǎn)生濕熱老化；濕熱老化對復(fù)合材料氣密性影響顯著，特別是航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣引氣口安裝座以及放氣活門安裝座等結(jié)構(gòu)均需保證氣密性，因此，對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件高溫老化前后氣密性測試起到至關(guān)重要的作用。

2、傳統(tǒng)對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件氣密性的測試方法為通過專用測試裝置測量加壓氣體透過復(fù)合材料試樣的滲透量，具體為將復(fù)合材料試樣通過密封件緊密固定在試驗(yàn)?zāi)K內(nèi)，此時試驗(yàn)?zāi)K內(nèi)部沿前后方向被分隔成充氣腔和測壓腔，隨后向充氣腔內(nèi)充入加壓氣體使得復(fù)合材料試樣的前后兩側(cè)形成壓差，使得加壓氣體在壓差的作用下沿前后方向滲透過復(fù)合材料試樣，并通過專用的流量儀測量加壓氣體透過試樣的滲透量；該方法僅適用于短時間內(nèi)的滲透測量，難以反映復(fù)合材料試樣在長期工作條件下氣密性的變化規(guī)律或劣化趨勢；并且不便于對前后兩端分別設(shè)置有圓弧凹面和圓弧凸面的復(fù)合材料試樣進(jìn)行精準(zhǔn)的氣密性測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的氣密性測試方法不便于對前后兩端分別設(shè)置有圓弧凹面和圓弧凸面的復(fù)合材料試樣進(jìn)行精準(zhǔn)的氣密性測量的缺陷，從而提供一種高溫老化前后氣密性試驗(yàn)方法及夾持試驗(yàn)裝置。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種高溫老化前后氣密性試驗(yàn)方法，應(yīng)用于對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件沿所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向的兩端分別設(shè)置有圓弧凹面和圓弧凸面；所述試驗(yàn)方法包括以下步驟：

3、s1，將所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的圓弧凹面緊密貼合于安裝座的弧形凸面，所述圓弧凹面與所述弧形凸面相匹配，且覆蓋測壓腔的第一開口；

4、s2，在所述安裝座朝向所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的一端可拆卸連接有壓緊座，所述壓緊座的弧形凹面與所述圓弧凸面相匹配，且緊密貼合于所述圓弧凸面；所述壓緊座對應(yīng)所述第一開口的位置沿所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向貫穿設(shè)置有通槽；

5、s3，向所述測壓腔內(nèi)充氣至所述測壓腔內(nèi)的壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓力后停止，并根據(jù)停止充氣后所述測壓腔內(nèi)的壓力變化量獲得第一滲透率；

6、s4，將所述安裝座、所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件和所述壓緊座一起移入高溫爐內(nèi)，并保持在設(shè)定溫度內(nèi)加熱使得所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生老化；

7、s5，將所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件降溫至室溫，并重復(fù)步驟s3獲得第二滲透率；

8、s6，根據(jù)所述第一滲透率和所述第二滲透率獲得所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件高溫老化前后的氣密性變化程度。

9、根據(jù)本發(fā)明的一種高溫老化前后氣密性試驗(yàn)方法，至少具有如下技術(shù)效果：

10、1.通過在安裝座和壓緊座相互朝向的端面分別設(shè)置有弧形凸面和弧形凹面，弧形凸面與圓弧凹面相匹配，且弧形凹面與圓弧凸面相匹配，在將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件夾持于安裝座和壓緊座之間后，因?yàn)閳A弧凹面和圓弧凸面分別緊密抵接貼合于弧形凸面和弧形凹面，使得圓弧凹面與弧形凸面密封抵接以及圓弧凸面與弧形凹面密封抵接不產(chǎn)生泄漏，使得在停止向測壓腔內(nèi)充氣后測壓腔內(nèi)的氣體基本不會從圓弧凸面與弧形凹面之間以及圓弧凹面與弧形凸面之間泄漏，從而確保測壓腔內(nèi)的氣體在壓差的作用下基本只沿復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向滲透復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件并經(jīng)過通槽向外界擴(kuò)散，進(jìn)而確保只需計(jì)算停止充氣后測壓腔中單位時間內(nèi)的壓力變化量即可精準(zhǔn)的獲得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的滲透性能(即滲透率)，并能通過比較第一滲透率和第二滲透率的大小獲得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件高溫老化前后的氣密性變化程度是否滿足航空發(fā)動機(jī)冷端部件的使用需求，整個試驗(yàn)過程更加簡化且測量精度高。

11、2.通過弧形凸面和弧形凹面配合實(shí)現(xiàn)對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件進(jìn)行密封式夾持固定，且在夾持密封的過程中不會擠壓復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生大變形甚至破壞，實(shí)現(xiàn)在無需破壞復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的基礎(chǔ)上進(jìn)行高精度的氣密性測試；并且在試驗(yàn)完成后可以將壓緊座和安裝座相互拆分，實(shí)現(xiàn)在將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件拆下重復(fù)使用的基礎(chǔ)上將壓緊座和安裝座重復(fù)使用，有利于降低氣密性測試成本。

12、在一種可選的實(shí)施方式中，所述根據(jù)停止充氣后所述測壓腔內(nèi)的壓力變化量獲得第一滲透率，包括：

13、停止充氣并間隔第一設(shè)定時長后測量所述測壓腔內(nèi)的壓力獲得第一壓力，并采用以下公式計(jì)算得到所述第一滲透率：

14、

15、式中，a1表示第一滲透率，p1表示第一壓力，p0表示標(biāo)準(zhǔn)壓力，t1表示第一設(shè)定時長，p0-p1表示所述測壓腔內(nèi)的壓力變化量。

16、在一種可選的實(shí)施方式中，所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件對應(yīng)所述第一開口的位置沿所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向貫穿設(shè)置有穿孔；在向所述測壓腔內(nèi)充氣前，將所述穿孔背離所述安裝座的一端封口密封。

17、在一種可選的實(shí)施方式中，在步驟s3和步驟s4之間還包括以下步驟：

18、將所述測壓腔內(nèi)的氣體釋放至所述測壓腔內(nèi)的壓力達(dá)到大氣壓。

19、在一種可選的實(shí)施方式中，所述將所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件降溫至室溫，包括：

20、關(guān)閉高溫爐，將所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件靜置使得溫度降低至室溫后，將所述安裝座、所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件和所述壓緊座一起移出高溫爐。

21、第二方面，本發(fā)明還提供了一種夾持試驗(yàn)裝置，用于實(shí)現(xiàn)上述第一方面提供的高溫老化前后氣密性試驗(yàn)方法，所述夾持試驗(yàn)裝置包括：

22、安裝座，內(nèi)設(shè)置有測壓腔，所述安裝座的第一端貫穿設(shè)置有與所述測壓腔連通的第一開口；所述安裝座的第一端設(shè)置有與圓弧凹面相匹配的弧形凸面；

23、壓緊座，可拆卸連接于所述安裝座的第一端，所述壓緊座朝向所述安裝座的一端設(shè)置有弧形凹面，所述弧形凹面與圓弧凸面相匹配；所述壓緊座對應(yīng)所述第一開口的位置沿所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向貫穿設(shè)置有通槽。

24、根據(jù)本發(fā)明的一種夾持試驗(yàn)裝置，至少具有如下技術(shù)效果：

25、1.通過在安裝座和壓緊座相互朝向的端面分別設(shè)置有弧形凸面和弧形凹面，弧形凸面與圓弧凹面相匹配，且弧形凹面與圓弧凸面相匹配，在將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件夾持于安裝座和壓緊座之間后，因?yàn)閳A弧凹面和圓弧凸面分別緊密抵接貼合于弧形凸面和弧形凹面，使得圓弧凹面與弧形凸面密封抵接以及圓弧凸面與弧形凹面密封抵接不產(chǎn)生泄漏；在使用本夾持試驗(yàn)裝置進(jìn)行氣密性試驗(yàn)的過程中，確保在停止向測壓腔內(nèi)充氣后測壓腔內(nèi)的氣體基本不會從圓弧凸面與弧形凹面之間以及圓弧凹面與弧形凸面之間泄漏，從而確保測壓腔內(nèi)的氣體在壓差的作用下基本只沿復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向滲透復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件并經(jīng)過通槽向外界擴(kuò)散，進(jìn)而確保只需計(jì)算停止充氣后測壓腔中單位時間內(nèi)的壓力變化量即可精準(zhǔn)的獲得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的滲透性能(即滲透率)，整個試驗(yàn)過程更加簡化且測量精度高。

26、2.通過弧形凸面和弧形凹面配合實(shí)現(xiàn)對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件進(jìn)行密封式夾持固定，且在夾持密封的過程中不會擠壓復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生大變形甚至破壞，實(shí)現(xiàn)在無需破壞復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的基礎(chǔ)上進(jìn)行高精度的氣密性測試；并且在試驗(yàn)完成后可以將壓緊座和安裝座相互拆分，實(shí)現(xiàn)在將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件拆下重復(fù)使用的基礎(chǔ)上將壓緊座和安裝座重復(fù)使用，有利于降低氣密性測試成本。

27、在一種可選的實(shí)施方式中，所述安裝座和所述壓緊座通過鎖緊組件可拆卸連接成一體。

28、在一種可選的實(shí)施方式中，所述鎖緊組件包括相匹配的鎖緊螺栓和鎖緊螺母；所述安裝座和所述壓緊座沿所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向貫穿設(shè)置有第一通孔，所述第一通孔用于供所述鎖緊螺栓的桿部穿過。

29、在一種可選的實(shí)施方式中，所述鎖緊組件包括鎖緊螺栓，所述壓緊座上沿所述復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的厚度方向貫穿設(shè)置有第二通孔，所述第二通孔用于供所述鎖緊螺栓的桿部穿過；所述安裝座朝向所述壓緊座的端面對應(yīng)所述第二通孔的位置設(shè)置有螺紋孔，所述螺紋孔與所述鎖緊螺栓相匹配。

30、在一種可選的實(shí)施方式中，所述弧形凸面朝向所述弧形凹面的端面設(shè)置有第一密封墊；

31、和/或，所述弧形凹面朝向所述弧形凸面的端面設(shè)置有第二密封墊。