一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统的制作方法

1.本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统。


背景技术：

2.在飞机测试工程中对飞机进行气候试验测试是重要一环，其主要目的是评估飞行器各系统在各种极端气候环境条件下的有效性且可预估飞机可能承受的风险水平；极端气候环境条件下的飞行试验其初始阶段是在气候环境实验室完成，在可控环境条件下开展试验可快速找出问题区域、并尽可能地解决飞行安全问题，与自然环境下进行的飞行试验相比，试验周期大幅缩短。
3.飞机气候环境实验室具备对大型飞机开展高温、低温、太阳辐射、湿热、淋雨、降雾、降雪、积冰冻雨、风吹雨、风吹雪等典型气候试验的能力，实验室需要模拟-55℃~70℃温度环境，因此，气候环境实验室门体保温系统在设计过程中，除了重力等因素外还须考虑风荷载的体型系数、风压高度变化系数及风阵系数等耐风载设计参数，保证门体结构强度、刚度及稳定性满足国家规范要求。
4.在满足刚度要求后，在宽温域环境温度范围内，为防止室内热量泄露，导致实验室环境温度及温度允差偏离试验要求，还要进一步提高门体保温系统的密封性能。并且在整体方案设计、材料选择、加工及施工等过程中，也须要考虑到门体保温系统的整体结构变形问题，保证门体保温系统安装完成后的平面度，便于大门运行过程中的可操作性。
5.目前，针对这种大型的宽温域耐风载的保温系统，国内没有成熟的试验技术可供借鉴。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题是：提供一种抗风压能力强、能够保证平面度且便于操作的抗风压宽温域耐风载保温系统及其参数优化方法。
7.本发明的技术方案是：一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统，包括预埋在门洞内壁上的门轨结构，活动设置在所述门轨结构上的抗风压门体，以及设置在所述抗风压门体上的密封系统；所述门轨结构包括水平预埋在门洞内壁下端的下门轨；水平预埋在门洞内壁上端且与下门轨上下对应的上门轨；所述下门轨包括预埋板，设置在所述预埋板上的中心门轨，设置在所述预埋板上且位于所述中心门轨两侧的分门轨；所述抗风压门体包括3~8个大小相同的抗风压门扇，设置在所述抗风压门扇上端与上门轨活动连接的上端导轮，以及设置在抗风压门扇下端与中心门轨、分门轨活动连接的承重轮机构；所述抗风压门扇包括与所述承重轮机构连接的门扇底梁，与上端导轮连接的门扇
顶梁，以及设置在所述门扇底梁、门扇顶梁之间的主体框架；所述抗风压门扇中心设置有自上而下贯穿的中心转轴；所述中心转轴上端与上端导轮连接，下端与承重轮机构连接；所述承重轮机构包括中部与中心转轴连接的承重桥板，设置在所述承重桥板上位于中心转轴正下方的第一承重轮，设置在承重桥板上位于第一承重轮两侧的第二承重轮；所述第一承重轮与中心门轨连接；第二承重轮与分门轨连接；所述门扇底梁下端还均匀设置有与中心门轨连接的第三承重轮；所述中心门轨上开设有承重轮转入口；所述承重轮转入口上设置有挡片。
8.进一步地，所述第二承重轮、上端导轮上均设置有驱动装置；驱动装置为电机，能够实现抗风压门体的电动控制，便于控制抗风压门体的开合。
9.进一步地，所述主体框架包括两个分别位于室内外的内面板、外面板，均匀分布在内面板、外面板之间形成多个矩形空间的顶风肋板，以及斜插在所述矩形空间内的斜撑三角隔板；所述斜撑三角隔板形成波折形状，波折形状拐角处与顶风肋板端部相交；顶风肋板的设置能够有效提高单个门扇的抗风压能力，有效提高整体强度；波折形状的斜撑三角隔板能够进一步增强门体的强度及抗风压能力。
10.进一步地，所述矩形空间内填充有保温材料；通过填充保温材料一方面能够减轻门体重量，另一方面能够增强门体的保温性能。
11.进一步地，所述内面板、外面板上固定有x型加固件；x型加固件为两根交叉设置的加强杆，加强杆位于抗风压门扇4的对角线上且通过螺栓与内面板、外面板连接；x型加固件的设置能够从外侧进一步加强门体刚性强度，提升在内外温差增大的情况下门体的抗风载能力。
12.进一步地，所述内面板的x型加固件上覆盖有聚氨酯夹心层；所述外面板的x型加固件上覆盖有的岩棉夹心层；通过聚氨酯夹心层、岩棉夹心层的设置增强抗风压门扇的保温性能，有效避免在内面板、外面板上产生冷桥现象。
13.进一步地，所述抗风压门扇侧面设置有能够互相连接的内挂钩；内挂钩能够有效将相邻的抗风压门扇连接，对气候实验室门洞形成完整密封；采用内挂钩使抗风压门扇在门轨结构上彼此锁死，保证完整门体的平面度，提升抗风载荷。
14.进一步地，所述预埋板预埋深度为0.6~1.2m，并且设置有融冰系统；有效保证预埋板上的下门轨不结冰。
15.进一步地，所述密封系统包括围设在所述抗风压门扇四周的三元乙丙橡胶密封件，用于连接所述三元乙丙橡胶密封件的密封胶，以及设置在所述抗风压门扇四周的充气密封结构；所述充气密封结构包括围设在所述抗风压门扇四周的密封气垫，通过充气管与所述密封气垫连通的制氮系统储气罐，以及设置在所述制氮系统储气罐上的压力调节阀；通过充气密封结构的设置能够对抗风压门扇四周实现15kpa~25kpa的密封；有效提升整个抗风压门体的密封性能。
16.飞机试验用宽温域耐风载保温系统的参数优化方法，包括以下步骤：s1、首先根据门洞内壁的尺寸大小，确定上门轨、下门轨的长度以及上门轨、下门
轨之间的高度差；其中上门轨、下门轨的长度均为60~80m；高度差为18~20m；s2、根据门轨结构的长度、高度建立静力学仿真模型，划分网格，施加目标载荷；目标载荷为800~850n/m2；然后根据应力云图，确定抗风压门扇的具体数量以及内面板、外面板、顶风肋板的厚度；抗风压门扇具体数量为3~8个；内面板、外面板的厚度均为3~6mm；顶风肋板的厚度为1.5~3mm；s3、根据步骤s2的数据确定中心门轨的型号；s4、确定内面板上覆盖的聚氨酯夹心层的厚度，确定外面板上覆盖的岩棉夹心层的厚度。
17.本发明的有益效果是：本发明提供了一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统及其参数优化方法，通过模块分割的方式在飞机气候实验室门洞内设置多个独立运动的抗风压门扇，大大降低制造难度，有效提升单个抗风压门扇的强度、平面度，从而实现抗风载能力的提升；通过顶风肋板、斜撑三角隔板的设置进一步提升抗风压门扇的抗风能力，整个门体在应对实验室内压、充气密封载荷、锁闭受力、地震载荷剪切力的综合工况下风荷载最大为783n/m2；本发明通过承重轮机构、中心转轴、承重轮转入口的设置能够实现抗风压门扇在下门轨上的线性移动与滑动，采用单线性规定完成门体的打开与闭合，操作简便，可靠性强。
附图说明
18.图1是本发明参数优化方法的流程图；图2是本发明实施例1整体的结构示意图；图3是本发明实施例1承重轮机构的结构示意图；图4是本发明实施例1内挂钩的结构示意图；图5是本发明实施例2主体框架的结构示意图；图6是本发明实施例4密封系统的结构示意图；其中，1-门轨结构、10-下门轨、11-上门轨、100-预埋板、101-中心门轨、102-分门轨、2-抗风压门体、21-上端导轮、22-承重轮机构、220-承重桥板、221-第一承重轮、222-第二承重轮、223-第三承重轮、224-承重轮转入口、225-挡片、3-密封系统、30-三元乙丙橡胶密封件、31-密封气垫、32-充气管、33-制氮系统储气罐、34-压力调节阀、4-抗风压门扇、40-门扇底梁、41-门扇顶梁、42-内面板、43-外面板、44-顶风肋板、45-斜撑三角隔板、46-保温材料、47-中心转轴、48-内挂钩、420-聚氨酯夹心层、430-岩棉夹心层。
具体实施方式
19.实施例1如图2所示的一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统，包括预埋在门洞内壁上的门轨结构1，活动设置在门轨结构1上的抗风压门体2，以及设置在抗风压门体2上的密封系统3；门轨结构1包括水平预埋在门洞内壁下端的下门轨10；水平预埋在门洞内壁上端且与下门轨10上下对应的上门轨11；
下门轨10包括预埋板100，设置在预埋板100上的中心门轨101，设置在预埋板100上且位于中心门轨101两侧的分门轨102；抗风压门体2包括4个大小相同的抗风压门扇4，设置在抗风压门扇4上端与上门轨11活动连接的上端导轮21，以及设置在抗风压门扇4下端与中心门轨101、分门轨102活动连接的承重轮机构22；抗风压门扇4包括与承重轮机构22连接的门扇底梁40，与上端导轮21连接的门扇顶梁41，以及设置在门扇底梁40、门扇顶梁41之间的主体框架；抗风压门扇4中心设置有自上而下贯穿的中心转轴47；中心转轴47上端与上端导轮21连接，下端与承重轮机构22连接；如图3所示，承重轮机构22包括中部与中心转轴47连接的承重桥板220，设置在承重桥板220上位于中心转轴47正下方的第一承重轮221，设置在承重桥板220上位于第一承重轮221两侧的第二承重轮222；第一承重轮221与中心门轨101连接；第二承重轮222与分门轨102连接；门扇底梁40下端还均匀设置有与中心门轨101连接的第三承重轮223；中心门轨101上开设有承重轮转入口224；承重轮转入口224上设置有挡片225。
20.预埋板100预埋深度为1m，并且设置有融冰系统。
21.如图4所示，抗风压门扇4侧面设置有能够互相连接的内挂钩48。
22.第二承重轮222、上端导轮21上均设置有动力电机。
23.主体框架为常规的桁架结构；密封系统3为橡胶条边密封。
24.需要说明的是采用plc控制器对动力电机进行控制；其中，动力电机、融冰系统、plc控制器均采用现有市售产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
25.本装置的使用方法：动力电机驱动第二承重轮222、上端导轮21使抗风压门扇4在门轨结构1移动，到达指定位置后抗风压门扇4绕中心转轴47旋转使第三承重轮223通过承重轮转入口224进入中心门轨101，然后挡片225对承重轮转入口224进行封挡；动力电机驱动抗风压门扇4移动至指定位置；然后剩下的抗风压门扇4依次进行上述操作，对实验室门洞进行密封。
26.实施例2一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统，包括预埋在门洞内壁上的门轨结构1，活动设置在门轨结构1上的抗风压门体2，以及设置在抗风压门体2上的密封系统3；门轨结构1包括水平预埋在门洞内壁下端的下门轨10；水平预埋在门洞内壁上端且与下门轨10上下对应的上门轨11；下门轨10包括预埋板100，设置在预埋板100上的中心门轨101，设置在预埋板100上且位于中心门轨101两侧的分门轨102；抗风压门体2包括5个大小相同的抗风压门扇4，设置在抗风压门扇4上端与上门轨11活动连接的上端导轮21，以及设置在抗风压门扇4下端与中心门轨101、分门轨102活动连接的承重轮机构22；抗风压门扇4包括与承重轮机构22连接的门扇底梁40，与上端导轮21连接的门扇顶梁41，以及设置在门扇底梁40、门扇顶梁41之间的主体框架；
抗风压门扇4中心设置有自上而下贯穿的中心转轴47；中心转轴47上端与上端导轮21连接，下端与承重轮机构22连接；如图3所示，承重轮机构22包括中部与中心转轴47连接的承重桥板220，设置在承重桥板220上位于中心转轴47正下方的第一承重轮221，设置在承重桥板220上位于第一承重轮221两侧的第二承重轮222；第一承重轮221与中心门轨101连接；第二承重轮222与分门轨102连接；门扇底梁40下端还均匀设置有与中心门轨101连接的第三承重轮223；中心门轨101上开设有承重轮转入口224；承重轮转入口224上设置有挡片225。
27.预埋板100预埋深度为1.2m，并且设置有融冰系统。
28.抗风压门扇4侧面设置有能够互相连接的内挂钩48。
29.如图5所示，主体框架包括两个分别位于室内外的内面板42、外面板43，均匀分布在内面板42、外面板43之间形成多个矩形空间的顶风肋板44，以及斜插在矩形空间内的斜撑三角隔板45；斜撑三角隔板45形成波折形状，波折形状拐角处与顶风肋板44端部相交。
30.矩形空间内填充有保温材料46。
31.第二承重轮222、上端导轮21上均设置有动力电机。
32.密封系统3为橡胶条边密封。
33.需要说明的是采用plc控制器对动力电机进行控制；其中，动力电机、融冰系统、plc控制器均采用现有市售产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
34.与实施例1相比，本实施例在主体框架内设置顶风肋板44、斜撑三角隔板45进一步增强抗风压门扇4的抗风载荷能力。
35.实施例3一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统，包括预埋在门洞内壁上的门轨结构1，活动设置在门轨结构1上的抗风压门体2，以及设置在抗风压门体2上的密封系统3；门轨结构1包括水平预埋在门洞内壁下端的下门轨10；水平预埋在门洞内壁上端且与下门轨10上下对应的上门轨11；下门轨10包括预埋板100，设置在预埋板100上的中心门轨101，设置在预埋板100上且位于中心门轨101两侧的分门轨102；抗风压门体2包括8个大小相同的抗风压门扇4，设置在抗风压门扇4上端与上门轨11活动连接的上端导轮21，以及设置在抗风压门扇4下端与中心门轨101、分门轨102活动连接的承重轮机构22；抗风压门扇4包括与承重轮机构22连接的门扇底梁40，与上端导轮21连接的门扇顶梁41，以及设置在门扇底梁40、门扇顶梁41之间的主体框架；抗风压门扇4中心设置有自上而下贯穿的中心转轴47；中心转轴47上端与上端导轮21连接，下端与承重轮机构22连接；如图3所示，承重轮机构22包括中部与中心转轴47连接的承重桥板220，设置在承重桥板220上位于中心转轴47正下方的第一承重轮221，设置在承重桥板220上位于第一承重轮221两侧的第二承重轮222；
第一承重轮221与中心门轨101连接；第二承重轮222与分门轨102连接；门扇底梁40下端还均匀设置有与中心门轨101连接的第三承重轮223；中心门轨101上开设有承重轮转入口224；承重轮转入口224上设置有挡片225。
36.预埋板100预埋深度为0.6m，并且设置有融冰系统。
37.抗风压门扇4侧面设置有能够互相连接的内挂钩48。
38.如图5所示，主体框架包括两个分别位于室内外的内面板42、外面板43，均匀分布在内面板42、外面板43之间形成多个矩形空间的顶风肋板44，以及斜插在矩形空间内的斜撑三角隔板45；斜撑三角隔板45形成波折形状，波折形状拐角处与顶风肋板44端部相交。
39.矩形空间内填充有保温材料46。
40.内面板42、外面板43上固定有x型加固件；x型加固件为两根交叉设置的加强杆，加强杆位于抗风压门扇4的对角线上且通过螺栓与内面板42、外面板43连接。
41.第二承重轮222、上端导轮21上均设置有动力电机。
42.主体框架为常规的桁架结构；密封系统3为橡胶条边密封。
43.需要说明的是采用plc控制器对动力电机进行控制；其中，动力电机、融冰系统、plc控制器均采用现有市售产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
44.与实施例2相比，本实施例在内面板42、外面板43上固定有x型加固件，能够进一步加强门扇整体的强度；设置聚氨酯夹心层420、岩棉夹心层430有效避免冷桥现象。
45.实施例4一种飞机试验用宽温域耐风载保温系统，包括预埋在门洞内壁上的门轨结构1，活动设置在门轨结构1上的抗风压门体2，以及设置在抗风压门体2上的密封系统3；门轨结构1包括水平预埋在门洞内壁下端的下门轨10；水平预埋在门洞内壁上端且与下门轨10上下对应的上门轨11；下门轨10包括预埋板100，设置在预埋板100上的中心门轨101，设置在预埋板100上且位于中心门轨101两侧的分门轨102；抗风压门体2包括3个大小相同的抗风压门扇4，设置在抗风压门扇4上端与上门轨11活动连接的上端导轮21，以及设置在抗风压门扇4下端与中心门轨101、分门轨102活动连接的承重轮机构22；抗风压门扇4包括与承重轮机构22连接的门扇底梁40，与上端导轮21连接的门扇顶梁41，以及设置在门扇底梁40、门扇顶梁41之间的主体框架；抗风压门扇4中心设置有自上而下贯穿的中心转轴47；中心转轴47上端与上端导轮21连接，下端与承重轮机构22连接；如图3所示，承重轮机构22包括中部与中心转轴47连接的承重桥板220，设置在承重桥板220上位于中心转轴47正下方的第一承重轮221，设置在承重桥板220上位于第一承重轮221两侧的第二承重轮222；第一承重轮221与中心门轨101连接；第二承重轮222与分门轨102连接；门扇底梁40下端还均匀设置有与中心门轨101连接的第三承重轮223；中心门轨101上开设有承重轮转入口224；承重轮转入口224上设置有挡片225。
46.预埋板100预埋深度为1m，并且设置有融冰系统。
47.抗风压门扇4侧面设置有能够互相连接的内挂钩48。
48.如图6所示，密封系统3包括围设在抗风压门扇4四周的三元乙丙橡胶密封件30，用于连接三元乙丙橡胶密封件30的密封胶，以及设置在抗风压门扇4四周的充气密封结构；充气密封结构包括围设在抗风压门扇4四周的密封气垫31，通过充气管32与密封气垫31连通的制氮系统储气罐33，以及设置在制氮系统储气罐33上的压力调节阀34。
49.主体框架为常规的桁架结构。第二承重轮222、上端导轮21上均设置有动力电机。
50.需要说明的是采用plc控制器对动力电机进行控制；其中，动力电机、融冰系统、plc控制器均采用现有市售产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
51.与实施例1相比，本实施例的充气密封结构能够对抗风压门扇四周实施15kpa~25kpa的密封，密封性更强且稳定。
52.实施例5如图1所示，本实施例记载的是基于实施例3的飞机试验用宽温域耐风载保温系统的参数优化方法，包括以下步骤：s1、首先根据门洞内壁的尺寸大小，确定上门轨11、下门轨10的长度以及上门轨11、下门轨10之间的高度差；其中上门轨11、下门轨10的长度均为75m；高度差为19m；s2、根据门轨结构1的长度、高度建立静力学仿真模型，划分网格，施加目标载荷；目标载荷为825n/m2；然后根据应力云图，确定抗风压门扇4的具体数量以及内面板42、外面板43、顶风肋板44的厚度；抗风压门扇4具体数量为5个；内面板42、外面板43的厚度均为4.6mm；顶风肋板44的厚度为2mm；s3、根据步骤s2的数据确定中心门轨101的型号；中心门轨101采用qu120重轨，型号为u71mn；s4、确定内面板42上覆盖的聚氨酯夹心层420的厚度为160mm，确定外面板43上覆盖的岩棉夹心层430的厚度为180mm。
53.实施例6本实施例与实施例5不同之处在于，所述步骤s1中：上门轨11、下门轨10的长度均为60m；高度差为18m；所述步骤s2中：目标载荷为800n/m2；抗风压门扇4具体数量为3个；内面板42、外面板43的厚度均为3mm；顶风肋板44的厚度为1.5mm；所述步骤s4中：聚氨酯夹心层420的厚度为200mm；岩棉夹心层430的厚度为200mm。
54.实施例7本实施例与实施例5不同之处在于，所述步骤s1中：上门轨11、下门轨10的长度均为80m；高度差为20m；所述步骤s2中：目标载荷为850n/m2；抗风压门扇4具体数量为8个；内面板42、外面板43的厚度均为6mm；顶风肋板44的厚度为3mm；所述步骤s4中：聚氨酯夹心层420的厚度为200mm；岩棉夹心层430的厚度为220mm。