大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法技术

大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法，属于浮空器飞艇囊体地面测试技术领域。本发明专利技术通过在飞艇囊体内置N个小尺寸标准气囊的方式，将大尺寸飞艇囊体地面气密性测试转化为小体积的标准气囊体积的测量，且飞艇囊体整个气密性测试过程均处于恒压状态，消除了大尺寸飞艇囊体压差测试误差和大气压压差高度方向梯度变化误差，将飞艇囊体由于不同压差作用下的体积变化引起的气密性测试误差降到了最低，且标准气囊位于飞艇囊体内部，消除了由于标准气囊的泄漏引起的测试误差，提升了大尺寸飞艇囊体地面气密性测试的精度，另外由于恒压差法的实施，缩短了气密性试验的周期，提升了试验效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法


[0001]本专利技术属于浮空器飞艇囊体地面测试
，具体涉及一种大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法。

技术介绍

[0002]目前，飞艇囊体气密性测试方法共分为两类，其一为利用浮升气体，如氢气、氦气等，通过实时测量飞艇囊体的净浮力来直接得到浮升气体的泄漏量；其二为利用理想气体状态方程计算。理想气体状态方程：PV＝nRT，其描述为：一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，尽管P、V、T都可能改变，但压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。其中：P为气体绝对压强；V为气体体积；n为气体的物质的量，单位为mol；R为普适气体常量(比例常数8.31)单位是J/(mol
·
K)；T为体系的温度；还有几种形式的变化，但本质是没变的，比如以气体质量的形式来表示：带入后公式变为：此时，是与气体种类相关的常值。M是气体平均分子量，与气体种类相关(如空气是29，氦气为4)。
[0003]专利号为CN202210562236.9的专利技术专利提出了一种浮空器囊体材料气密性快速验证的方法，但是该方法只适合飞艇材料的气密性检测，不适合对大型飞艇气密性进行检测。
[0004]专利号为CN202111670414.1的专利技术专利提出了一种浮空器囊体气密性及泄漏率检测系统及方法。该专利技术中公开了“缓冲气囊2”，该气囊置于浮空器囊体外部，存在漏气可能性，影响泄漏率检测精度，且该方法中仍然涉及到大尺寸飞艇囊体体积的计算误差，且整个气密性试验需要较长时间以使飞艇囊体气体泄漏总量变大后才有效。
[0005]专利号为CN201811619988.4的专利技术专利提供了一种用于浮空器囊体样件泄漏率检测装置。但是该专利技术只适合于浮空器囊体样件的气密性检测，无法对大尺寸飞艇结构的气密性进行检测。
[0006]对于大尺寸飞艇囊体，采用浮升气体进行地面气密性测试其操作难度、试验成本以及试验风险是不可接受的，如果使用氢气，现场的静电容易引发爆炸；如果使用氦气则实验成本过高，如对于1万立方的大型飞艇囊体，氦气成本大约四百万，其浮升气体的用量以及净浮力的测量等都是现实条件下难以实现的，因此，该方法仅适用于小尺寸飞艇囊体，如体积在100m3以下的囊体。
[0007]采用理想气体状态方程计算飞艇囊体的泄漏量，根据公式可知，需要实时测量飞艇囊体的内外压差
△
P、外界大气压P、囊体体积V以及囊体内温度T分布。对于大尺寸飞艇囊体，外界大气压具有高度梯度变化效应，以高度为40m的囊体为例，其外界大气压变化量约为400Pa
‑
500Pa，导致囊体内外压差的误差，进而影响气密性测试结果；另一方面，大尺寸飞艇囊体体积的测量难度大、测量误差难以控制，对囊体气密性测试的精度影响很大，目前暂
无可行的解决办法。由于以上原因，使得大尺寸飞艇囊体的地面气密性测试结果准确度不高，与实际飞行试验结果差异性较大，严重制约飞艇的发展和应用。
[0008]此外，目前大尺寸飞艇囊体的加工水平及材料制造水平日益提升，囊体的气体泄漏量很小，由于仪器误差、算法误差、体积误差等引入的误差总和已经超过了囊体泄漏导致的囊体内部气体质量的变化，甚至出现气密性试验过程中，囊体内部气体质量随试验进行逐渐增加的现象，所以需要加长试验时间，使囊体气体泄漏总质量随试验时间的增加而不断增大，而该时间一般在15天以上。

技术实现思路

[0009]本专利技术为了解决上述问题，进而提供一种适用于大尺寸浮空器囊体地面气密性性能评估的恒压差、低误差、高效测试方法。
[0010]本专利技术所采取的技术方案是：大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法，包括以下步骤：
[0011]S1.准备N个标准气囊；
[0012]S2.将标准气囊抽真空，并放置于飞艇囊体内部；
[0013]S3.飞艇囊体和标准气囊连接自动压控系统及自动记录系统，将飞艇囊体充压至气密性试验压差
△
P；
[0014]S4.利用自动压控系统实时监测飞艇囊体内外压差，当内外压差低于
△
P时，自动压控系统自行启动，向标准气囊内充气，使飞艇囊体内外压差回复到
△
P，直至试验结束；
[0015]S5.将标准气囊放气取出，并将标准气囊在外界充气至在飞艇囊体内部时的压差状态，通过体积测量手段进行测量；
[0016]S6.计算飞艇囊体气体泄漏质量和泄漏当量孔径；
[0017]S7.完成气密性试验，得到大尺寸飞艇囊体的气密性测试结果。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0019]本专利技术通过在飞艇囊体内置N个小尺寸标准气囊的方式，将大尺寸飞艇囊体地面气密性测试转化为标准气囊体积相关的测试与计算，且飞艇囊体整个气密性测试过程均处于恒压状态，消除了大尺寸飞艇囊体压差测试误差和大气压压差高度方向梯度变化误差，将飞艇囊体由于不同压差作用下的体积变化引起的气密性测试误差降到了最低，且标准气囊位于飞艇囊体内部，消除了由于标准气囊的泄漏引起的测试误差，提升了大尺寸飞艇囊体地面气密性测试的精度，另外由于恒压差法的实施，缩短了气密性试验的周期(5小时以内完成实验)，提升了试验效率。
附图说明
[0020]图1是本专利技术流程图；
[0021]图2是本专利技术恒压差法气密性测试示意图；
具体实施方式
[0022]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的做进一步详细的描述。
[0023]参照图1、图2所示，本专利技术的一种大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法，该测试方法使用的装置包括N个可重复利用的标准气囊、试验数据自动记录系统以及自动压控系统。
[0024]标准气囊可以自制备也可直接购买乳胶球，用于调整被测飞艇囊体内外压差
△
P，使飞艇囊体内外压差处于恒定状态；
[0025]气密性试验过程通过自动记录系统(成熟产品)记录飞艇囊体内部温度T、内外压差
△
P等参数；
[0026]通过自动压控系统(成熟产品)实时识别飞艇囊体内外压差，并对标准气囊自动执行充气/放气操作。
[0027]包括以下步骤：
[0028]S1.在试验前准备N个小尺寸的标准气囊；基于大尺寸飞艇制备过程中的蒙皮泄漏测试、焊缝泄漏测试及附属件泄漏测试结果，预估的气体泄漏量，初步评估标准气囊直径和数量。
[0029]可采用透氦仪测试蒙皮和含焊缝样件的泄漏率，然后分别乘以飞艇囊体的表面积和焊缝长度，初步得出飞艇的泄漏率，进而可以得到试验时间段内初步的气体泄漏量。
[0030]本专利技术提出的测试方法，减小了压差、大气压、囊体体积测量的误差，温度测量误差无法消除，故应在温度变化较小时间段进行，如夜间21:00
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02:00。该时间段大气压呈现先上升后下降变化，温度呈现先下降后上升趋势；
[0031]S2.将标准气囊抽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.准备N个标准气囊；S2.将标准气囊抽真空，并放置于飞艇囊体内部；S3.飞艇囊体和标准气囊连接自动压控系统及自动记录系统，将飞艇囊体充压至气密性试验压差
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P；S4.利用自动压控系统实时监测飞艇囊体内外压差，当内外压差低于
△
P时，自动压控系统自行启动，向标准气囊内充气，使飞艇囊体内外压差回复到
△
P，直至试验结束；S5.将标准气囊放气取出，并将标准气囊在外界充气至在飞艇囊体内部时的压差状态，通过体积测量手段进行测量；S6.计算飞艇囊体气体泄漏质量和泄漏当量孔径；S7.完成气密性试验，得到大尺寸飞艇囊体的气密性测试结果。2.根据权利要求1所述的大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法，其特征在于：在夜间21:00
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02:00时间段进行气密性试验。3.根据权利要求1所述的大尺寸飞艇囊体恒压差气密性高效测试方法，其特征在于：所述S1中的标准气囊数量选择标准是，基于大尺寸飞艇制备过程中的蒙...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国昌，宋博，谭惠丰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：