【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及鸟撞试验，具体涉及一种基于电磁加载的鸟撞试验装置及其试验方法。
技术介绍
1、鸟撞一般指高速运动的交通工具如飞机、高铁等撞击到飞行的鸟类，其过程发生在毫秒量级，具有动载荷、柔性撞击、大变形几何非线性和高应变率等特点，是一种突发性和多发性的事故。鸟撞若发生在飞行器或高铁的关键部位，造成的后果及其严重，直接威胁到人们的生命安全。
2、抗鸟撞试验是评价飞机、高铁安全性能的重要方法，国内外一般采用将4-8磅(1.8-3.6kg)的人工仿制鸟(鸟弹)加速撞击至试验件模拟鸟撞过程。鸟弹加速方法当前主要采用火药爆炸能量驱动或空气炮加载。前者可提供较大的发射速度但火药的存放和试验较为危险，所以空气炮加载较为常见。发射装置的气体释放是空气炮发射试验技术的关键，目前普通的空气炮试验系统，分别使用活塞气阀式、破膜式、电磁阀式三种气体释放技术采用破膜式气体释放时金属膜片破裂后会随高速弹体一起运动，存在安全隐患，重复精度差，耗损很大，还很难保证发射气流的均匀作用；而采用活塞式和电磁阀式气体释放发射装置，结构复杂，开启时间长，发射精度差。
3、申请号为201510729223.6的专利公开了一种鸟撞试验装置，采用空气压缩机和储气罐实现对鸟弹的空气加载，试验前将炮筒利用薄膜密封，并利用减压装置使炮筒内部处于真空状态，空气压力为0.4mpa，第二段炮筒长9m、真空压力-0.09mpa的条件下使1.8kg的鸟弹获得1010km/h(280m/s)的飞行速度，远高于现有技术650km/h(180m/s)的速度。该设备虽然提高了
4、申请号为201810889047.6的专利公开了一种离心式鸟撞试验方法，该装置由驱动电机提供驱动力，利用离心式旋转装置使鸟体进行旋转，当鸟体的线速度达到设定值后，离心式旋转装置释放鸟体，并引导鸟体撞击试验件，该装置不需要较长的炮管与高压装置，试验系统整体占用空间小，但鸟体旋转加速时间长，对鸟体释放的控制精度要求较高，也难以获得较大的发射速度。
5、综上所述，现有鸟撞试验装置无法适应当前超音速飞机和高铁的发展需求，亟需一种新的技术方案以解决鸟撞试验发射中鸟弹发射速度低，装置结构复杂和试验精度差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于电磁加载的鸟撞试验装置及其试验方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术的基于电磁加载的鸟撞试验装置，包括电源系统、发射系统和试验系统；
4、所述电源系统包括输入电源、升压变压器、整流元件、限流电阻、电容、放电开关和电缆；
5、所述试验系统包括高速相机测量系统、两个速度探头和试验试件；
6、所述的发射系统包括加载线圈、感应线圈、鸟托、鸟弹、炮筒、组合式缓冲机构和支架；所述电源系统的电缆与发射系统的加载线圈通过连接接头相连接；
7、其中，所述感应线圈为电阻率小的金属圆盘结构，且设置于所述加载线圈的前侧，所述感应线圈远离所述加载线圈的一侧表面中心位置开设有用以贴合所述鸟弹的弧形凹槽，且所述感应线圈表面还连接有不导磁的所述鸟托，在试验发射前，所述感应线圈紧靠所述加载线圈的一面紧贴所述加载线圈，同时所述鸟弹紧贴所述感应线圈，所述加载线圈和所述感应线圈的尺寸与所述鸟弹的尺寸相匹配，其中所述加载线圈直径大小和所述感应线圈相同，所述感应线圈中心表面的所述弧形凹槽的直径与所述鸟弹直径d值相同；
8、所述组合式缓冲机构设置于炮筒内前端出口处，且组合式缓冲机构由减振橡胶、阻尼器和弹簧组成；
9、试验时，输入电源经升压变压器升压、整流元件整流后对电容充电，达到指定电压后放电开关闭合后通过电缆对加载线圈放电，利用加载线圈和感应线圈之间产生的电磁斥力将感应线圈及鸟弹一同发射，感应线圈发射后，带动与线圈连接的鸟托和其内承托的鸟弹一起飞行，到达炮筒出口处感应线圈首先撞击在组合式缓冲机构左端的减振橡胶上，鸟托插入组合式缓冲机构中心的圆柱形空间，限制感应线圈和鸟托继续向右移动，仅将鸟弹发射撞击试验试件完成试验。
10、可选地，两个所述速度探头皆固定安装于所述炮筒外侧，且所述炮筒上方与所述速度探头的连接处开设有用于所述速度探头进行速度测量的开孔。
11、可选地，左侧所述速度探头位于发射前所述鸟托前端出口的正上方，右侧所述速度探头位于复位后所述减振橡胶的左端正上方。
12、可选地，所述加载线圈位于所述炮筒的左端，所述炮筒的底部等距间隔安装有所述支架。
13、可选地，所述感应线圈位于所述炮筒内左端，且所述感应线圈与所述炮筒内壁处于间隙配合。
14、可选地，所述炮筒的长度为1-3m。
15、本专利技术还提供一种基于电磁加载的鸟撞试验方法，包括所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，所述试验方法包括以下步骤：
16、步骤一：在试验前根据测试标准选择相应的鸟弹，固定好试验试件，调试好速度探头和高速相机测量系统，将感应线圈底座紧贴加载线圈，感应线圈表面中心开设的弧形凹槽贴紧鸟弹，鸟弹外表面由鸟托承托，完成准备工作；
17、步骤二：使用380v或220v的输入电源经升压变压器升压和整流元件整流后对电容充电，在2min内给电容充电到指定电压，电容充电的时间主要由电容所需的储能能量和限流电阻决定，而电容所需的储能能量又由待发射鸟弹的重量和所需发射的速度决定；
18、步骤三：达到指定电压后放电开关闭合后通过电缆对加载线圈放电，加载线圈内部产生瞬时电流，该电流在线圈周围产生变化的脉冲磁场并穿过感应线圈，感生出涡流，瞬时磁场和涡流相互作用产生电磁斥力将感应线圈及鸟弹一同发射，过程持续时间短，而鸟托为不导磁材料，不会对脉冲磁场产生干扰，炮筒出口处设置有减振橡胶、阻尼器和弹簧搭配的组合式缓冲机构，感应线圈发射后，带动与感应线圈连接的鸟托和承托的鸟弹一起飞行，于炮筒出口处感应线圈首先撞击在组合式缓冲机构左端的减振橡胶上，鸟托插入组合式缓冲机构中心的圆柱形空间，限制感应线圈和鸟托继续向右移动，仅将鸟弹发射撞击试验试件，而感应线圈和鸟托在组合式缓冲机构的阻碍下速度降至零；
19、步骤四：鸟弹离开炮筒后，高速相机测量系统开始捕获鸟弹的飞行轨迹和速度等信息，鸟弹撞击在试验试件后，完成一次撞击试验，此时将感应线圈复位。
20、可选地，所述步骤一中，发射前按最大发射重量确定鸟弹直径d，进而确定加载线圈的尺寸，发射不同重量的鸟弹更换鸟托即可，当装置的加载线圈、感应线圈尺寸和电源系统元器件确定后，通过调节电容c的大小和充电电压uc的大小，即可获得不同的电磁力，进而使得鸟弹获得不同的加载速度。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
22、1.发射速度高
23、当前鸟撞试验平台无本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，包括电源系统、发射系统和试验系统；
2.根据权利要求1所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，两个所述速度探头皆固定安装于所述炮筒外侧，且所述炮筒上方与所述速度探头的连接处开设有用于所述速度探头进行速度测量的开孔。
3.根据权利要求2所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，左侧所述速度探头位于发射前所述鸟托前端出口的正上方，右侧所述速度探头位于复位后所述减振橡胶的左端正上方。
4.根据权利要求1所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，所述加载线圈位于所述炮筒的左端，所述炮筒的底部等距间隔安装有所述支架。
5.根据权利要求1所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，所述感应线圈位于所述炮筒内左端，且所述感应线圈与所述炮筒内壁处于间隙配合。
6.根据权利要求1所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，所述炮筒的长度为1-3m。
7.基于电磁加载的鸟撞试验方法，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，所述试验方
8.根据权利要求7所述的基于电磁加载的鸟撞试验方法，其特征在于，所述步骤一中，发射前按最大发射重量确定鸟弹直径D，进而确定加载线圈的尺寸，发射不同重量的鸟弹更换鸟托即可，当装置的加载线圈、感应线圈尺寸和电源系统元器件确定后，通过调节电容C的大小和充电电压Uc的大小，即可获得不同的电磁力，进而使得鸟弹获得不同的加载速度。
...【技术特征摘要】
1.基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，包括电源系统、发射系统和试验系统；
2.根据权利要求1所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，两个所述速度探头皆固定安装于所述炮筒外侧，且所述炮筒上方与所述速度探头的连接处开设有用于所述速度探头进行速度测量的开孔。
3.根据权利要求2所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，左侧所述速度探头位于发射前所述鸟托前端出口的正上方，右侧所述速度探头位于复位后所述减振橡胶的左端正上方。
4.根据权利要求1所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，其特征在于，所述加载线圈位于所述炮筒的左端，所述炮筒的底部等距间隔安装有所述支架。
5.根据权利要求1所述的基于电磁加载的鸟撞试验装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹增强，张铭豪，郑国，李想，杜蒙，袁昕宇，王晓荷，
申请(专利权)人：陕西大工旭航电磁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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