一种用于进行飞机可燃液体排放试验的试验装置和方法

技术领域

本发明涉及飞机试验领域，具体涉及一种用于进行飞机可燃液体排放试验的试验装置和方法。

背景技术

《中国民用航空规章》(CCAR)第25部对发动机、APU以及机身可燃液体泄漏区域的可燃液体排放有明确的要求。为满足适航取证的要求，必须建立飞机可燃液体排放试飞试验设备，以便在飞行试验中证明发动机舱、APU舱、飞机机身可燃液体泄漏区泄漏的易燃液体能安全排出而无积存，排出时也不会产生其他危险。

对可燃液体的排放的要求中包括例如排放的液体流量、排放的时间等参数。为了满足适航试验的要求，需要有一套完整的试验装置，对排液流量、时间实现精准控制，同时对试验后的区域进行实时监控。

中国飞行试验研究院的中国发明专利申请CN 105599918 A中涉及一种飞机可燃液体排放试飞试验设备，包括三个分别装不同颜色染色液的水箱，与三个水箱配套的三套染色液系统，染色液系统由底阀、水泵、电磁阀、流量传感器、流溢流阀、调节阀、测试控制系统组成。测试控制系统包括三套与流量传感器配套使用的流量测量显示仪表、液位传感器和液位测量显示仪表，以及一个计时器；水箱中的染色液分别经底阀，通过水泵增压，流溢流阀和调节阀调节供水压力，再经电磁阀、流量传感器、调节阀注入到试验所需的飞机喷射区域。

该专利文献主要涉及着色水的喷射控制系统，主要包括水泵、水箱、调节阀、阀门、管路、电气控制系统以及流量测量装置等。其有两个核心问题未说明，一是初次排液喷射时管路延迟时间的处置机制，二是固定位置的喷头无法实现单次飞行试验中不同喷射区域的需求。

中国飞行试验研究院的另一中国发明专利申请CN 106800096 A中涉及安全、可靠、飞行状态全面的飞机可燃液体排放试验方法。且着重关注符合标准且利于实操的具体操作步骤。

该专利文献仅提供了一种可行的试验方法，同样没有涉及初次排液喷射时管路延迟时间的处置机制，或是固定位置的喷头无法实现单次飞行试验中不同喷射区域的需求。

波音公司的美国专利申请US2015159909A1公开了一种液体排放方法、系统和装置，其包括与空气分配系统相联的排放管、与排放管相联且构造成从排放管接收液体的集液器以及与集液器相连通的抽吸系统。

该专利文献关注在集液器内的压力低于空气分配系统内的压力，而没有涉及初次排液喷射时管路延迟时间的处置机制，或是固定位置的喷头无法实现单次飞行试验中不同喷射区域的需求。

由上概述内容可知，现有技术中并未涉及两个关键问题，一方面是如何解决管路长度对于排液时间的影响，另一方面是如何实现排液方向调节的需求。

发明内容

基于现有技术中的上述技术问题，本发明旨在提供一种用于进行飞机可燃液体排放试验的试验装置，用于支持飞机可燃液体排液试飞。该试验装置可以实现排液试飞中排液时间、排液量的精准控制，以提高排液试飞的数据准确性和实施可靠性。

为此，本发明提供了一种用于进行飞机可燃液体排放试验的试验装置，

包括：

液体储器，所述液体储器包括用于储存试验中待排放的试验液体的储存空间，且所述液体储器包括供所述试验液体离开所述储存空间的储器出口；

液体泵，所述液体泵与所述储存空间流体连通，以便驱使所述储存空间中所储存的试验液体经由所述储器出口离开所述液体储器；

排放管线，所述排放管道与所述储器出口流体连通，以供所排放的试验液体流动通过；以及

喷头组件，所述喷头组件连接于所述排放管线的与靠近所述储器出口的一端相反的另一端，以便所排放的试验液体从中排出，

其中，

所述试验装置还包括：

排放管线液位感测装置，所述排放管线液位感测装置沿着所述排放管线布设，且构造成指示所述排放管线内的试验液体是否达到预定量值。

通过排放管线液位感测装置的设置，允许感测并指示排放管线内的试验液体是否达到预定量值，以便试验人员或自动试验系统对排液试飞中排液时间、排液量的精准控制，以提高排液试飞的数据准确性和实施可靠性。

根据本发明的实验装置的优选但非限制性实施方式，所述排放管线液位感测装置包括与所述排放管线流体连通的集液漏斗。

根据本发明的实验装置的优选但非限制性实施方式，所述试验装置还包括：

流量感测装置，所述流量感测装置沿所述排放管线布设，且构造成感测流经所述排放管线的试验液体的流量，

其中，

所述排放管线液位感测装置布置在所述液体储器与所述流量感测装置之间。

根据本发明的实验装置的优选但非限制性实施方式，所述喷头组件构造成能够调节相对于排放管线的试验液体喷射方向。

根据本发明的实验装置的优选但非限制性实施方式，所述喷头组件包括：

用于与所述排放管线固定连接的底座；

能相对于所述底座运动以改变所述喷射方向的喷头；

将所述排放管线连接到所述喷头的软管。

根据本发明的实验装置的优选但非限制性实施方式，所述底座包括供所述喷头沿其表面运动的曲面。

根据本发明的实验装置的优选但非限制性实施方式，所述喷头组件还包括用于驱动所述喷头相对于所述底座运动的驱动装置。

此外，本发明还提供了一种使用上述各种试验装置来进行飞机可燃液体排放试验的方法，

包括以下步骤：

填充所述排放管线的步骤：通过所述液体泵将试验液体从所述液体储器排至所述排放管线，以对所述排放管线进行填充；

感测所述排放管线液位的步骤：通过所述排放管线液位感测装置来感测所述排放管线内的试验液体是否达到预定量值；

开始飞机可燃液体排放试验的步骤：至少在检测到由所述排放管线液位感测装置发出的指示所述排放管线内的试验液体已经达到预定量值的信号之后，开始通过所述喷头组件将所述试验液体排放到预定位置。

更优选地，本发明还提供了一种使用上述包括流量感测装置的试验装置来进行飞机可燃液体排放试验的方法，

包括以下步骤：

填充所述排放管线的步骤：通过所述液体泵将试验液体从所述液体储器排至所述排放管线，以对所述排放管线进行填充；

感测所述排放管线液位的步骤：通过所述排放管线液位感测装置来感测所述排放管线内的试验液体是否达到预定量值；

开始飞机可燃液体排放试验的步骤：至少在检测到由所述排放管线液位感测装置发出的指示所述排放管线内的试验液体已经达到预定量值的信号之后，开始通过所述喷头组件将所述试验液体排放到预定位置，并开始实时监测由所述流量感测装置所感测的流量。

进一步优选地，本发明还提供了一种使用上述包括喷头驱动装置的试验装置来进行飞机可燃液体排放试验的方法，

包括以下步骤：

填充所述排放管线的步骤：通过所述液体泵将试验液体从所述液体储器排至所述排放管线，以对所述排放管线进行填充；

感测所述排放管线液位的步骤：通过所述排放管线液位感测装置来感测所述排放管线内的试验液体是否达到预定量值；

开始飞机可燃液体排放试验的步骤：至少在检测到由所述排放管线液位感测装置发出的指示所述排放管线内的试验液体是否达到预定量值的信号之后，开始通过所述喷头组件将所述试验液体排放到预定位置；以及

调整所述喷头组件的喷射方向的步骤：通过致动所述驱动装置将所述喷头调整到期望的喷射方向。

综上所述，本发明的试验装置和方法的技术优势至少在于：

1)通过在诸如流量控制阀之类的流量感测装置前端增设诸如集液漏斗之类的排放管线液位感测装置，感知排液功能达到预位状态，允许有关预位状态信号反馈给显示组件并点亮预位状态灯，从而实现排液试飞中排液时间、排液量的精准控制，提高排液试飞的数据准确性和实施可靠性，解决因敷设管路长带来的第一次喷射的延迟效应，确保着色水的喷射时间符合试验条件要求。

2)通过对喷头组件的设计，喷头角度的受控调节喷头与排液管的连接被设计为软管，通过作动机构的受控指令转动实现喷射角度的调节，实现同一位置不同区域的喷涂需求，提高试验工作效率。

附图说明

本文件包括附图，以提供对各种实施例的进一步理解。附图纳入于本说明书中并且构成本说明书的部分。

附图示出了本文所描述的各种实施例，并且与文字描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

参考以上目的，本发明的技术特征在下文中清楚地描述，并且其优点从以下参考附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例，而不限制本发明的范围。

附图中：

图1是根据本发明的优选实施例的用于进行飞机可燃液体排放试验的试验装置的示意性原理框图。

图2是根据本发明的优选实施例的试验装置中的喷头组件原理性示意图。

附图标记列表

100 液体储器

200 液体泵

300 排放管线

400 喷头组件

410 底座

411 曲面

420 喷头

430 软管

440 匹配接头

500 排放管线液位感测装置

600 流量感测装置

700 转换阀

1000 人机接口模块

1100 控制组件

1200 显示组件

2000 指令解算模块

3000 输入输出采集模块

4000 被测区域

5000 视频监控模块

具体实施方式

现在将详细地描述本发明的实施方式，这些实施方式的示例被显示在附图中并在下文中被描述。

尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为所例示的那些实施例。

相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且还覆盖可以被包括在本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其他实施例。

为了便于解释和精确定义本发明的技术方案，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在附图中所示的示例性实施例的特征的位置来对这些特征进行描述。

以下参考附图来具体描述本发明的试验装置和试验方法的各种优选但非限制性的实施方式。

图1示出了根据本发明的用于进行飞机可燃液体排放试验的试验装置的优选实施例的原理性示意图。

如图1中所示的，该试验装置包括液体储器100、液体泵200、排放管线300、喷头组件400以及排放管线液位感测装置500，用于实现诸如着色水之类的试验液体的受控喷涂。此外，为了进一步便于对试验过程的操控，该试验装置还可包括例如含有控制组件1100和/或显示组件1200的人机接口模块1000、指令解算模块2000以及输入输出采集模块3000。此外，图1中还示意性地示出了被测区域4000和视频监控模块5000。

液体储器100包括用于储存试验中待排放的试验液体的储存空间，且液体储器100包括供试验液体离开储存空间的储器出口。液体储器100例如呈水箱的形式。在图1中所示的示意性实施例中，与适航取证要求相对应地，试验装置包括3个独立的液体储器100，分别用于储存用作不同试验液体的不同颜色的着色水。这种水箱例如可具备通气、液位监测等功能。液位监测信号同时反馈上述显示组件1200，供有关操作人员、如参与试验的指令员实时监测。

液体泵200与储存空间流体连通，以便驱使储存空间中所储存的试验液体经由储器出口离开液体储器100；

排放管道300与储器出口流体连通，以供所排放的试验液体流动通过。排放管道300一端连接液体储器100，另一端连接喷头组件400，对于分属不同被测区域4000的喷头，按需可设置转换阀700，实现多个被测区域4000对于共同液体储器100的共用，如图1中所示。

喷头组件400连接于排放管线300的与靠近储器出口的一端相反的另一端，以便所排放的试验液体从中排出。

排放管线液位感测装置500沿着排放管线300布设，且构造成指示排放管线300内的试验液体是否达到预定量值。排放管线液位感测装置500可优选地包括与排放管线300流体连通的集液漏斗。本文中所称的集液漏斗可选用本领域中各种常见的型式，只要能够指示集液漏斗中的液体体积是否达到门限阈值即可，包括但不限于一种在下端包括容器的三通接头，通过在容器的探测段放置光敏传感器通过感测光学折射路径的变化来判断容器中的液体体积是否达到门限阈值。

由于飞机上实际的管路敷设比较长，第一次喷射会存在明显的延迟效应。为了保证着色水的喷射时间符合试验条件要求，如前述那样增设排放管线液位感测装置500，以便当排放到排放管道300中的着色水达到某一量值时，排液功能达到预位状态，预位状态信号可优选地反馈给显示组件并且/或者点亮预位状态灯。

此外，在图1中所示的优选实施例中，可见试验装置还可优选地包括流量感测装置600，流量感测装置600沿排放管线300布设，且构造成感测流经排放管线300的试验液体的流量。流量感测装置600可包括但不限于流量控制阀。流量控制阀可用于控制和检测对应排液道处着色水的流量是否达到所需设置，监测信号同时反馈显示组件，供指令员实时监测，以便证明试验条件要求的符合性。

在包括流量感测装置600的情形中，排放管线液位感测装置500布置在液体储器100与流量感测装置600之间。

喷头组件400构造成能够调节相对于排放管线300的试验液体喷射方向。在优选的实施例中，喷头组件400可包括：底座410、喷头420、软管430以及用于驱动喷头420相对于底座410运动的驱动装置。其中，底座410用于与排放管线300固定连接。喷头420能相对于底座410运动以改变喷射方向。软管430将排放管线300连接到喷头420。其中，如图2中所示，软管430可通过匹配接头与喷头420相连接。底座410包括供喷头420沿其表面运动的曲面411。通过将喷头420与排液管道300的连接被设计为软管430，能够实现同一位置不同区域的喷涂需求，例如通过驱动装置的受控指令转动实现喷射角度的调节。本文中的驱动装置包括但不限于提供驱动动力的诸如马达之类的动力源、以及用于改变喷头420的喷射方向的多轴旋转结构等，本领域技术人员能够根据实际需求选配有关驱动装置的具体部件，在此不再赘述。

这里要特别指出的是，喷头组件400的作动机构和运动方式不限于此，而是本领域技术人员还可根据实际需求选用其他类型的喷头组件400，例如供喷头420沿其运动的表面是活动的平面，等等。

上述人机接口模块1000一般可用于液体排放控制操作及状态显示。人机接口模块1000可根据操作指令员身份布置于驾驶舱或客舱操纵台。本领域技术人员能够根据实际需求来设计并构造人机接口模块1000的显示操作界面，在此不再赘述。

人机接口模块1000的控制组件1100可用于着色水的喷涂控制，包括喷涂预位、喷涂启动与停止。人机接口模块1000的显示组件1200可用于着色水的喷涂状态显示，包括储液罐液位状态监测、喷涂流量状态监测、排液时间数显。视频监控通常用于地面监控，也可按需在客舱由试飞工程师同步实施。

指令解算模块2000接收指令员的控制指令，一是将指令解算为水泵所需压力；二是将指令解算为流量控制阀的开度状态，如半开、全开等。

输入输出采集模块3000可采集液体储器1000的液位信号、排放管线液位感测装置500的液位信号、流量感测装置600所发出的流量信号、视频监控模块5000所发出的视频监控信号中的一者或多者，并可将所采集的信号反馈到显示组件1200，以合适的方式进行显示。

被测区域4000通常包括飞机发动机吊挂区域、辅助动力APU舱区域、起落架舱区域、后设备舱区域等。

视频监控模块5000对被测组件进行实时视频录像，观测排液时的液体流经路径。

本发明还提供了一种使用根据前述的试验装置来进行飞机可燃液体排放试验的方法，该方法包括以下步骤：

填充排放管线300的步骤：通过液体泵200将试验液体从液体储器100排至排放管线300，以对排放管线300进行填充；

感测排放管线300液位的步骤：通过排放管线液位感测装置500来感测排放管线300内的试验液体是否达到预定量值；

开始飞机可燃液体排放试验的步骤：至少在检测到由排放管线液位感测装置500发出的指示排放管线300内的试验液体已经达到预定量值的信号之后，开始通过喷头组件400将试验液体排放到预定位置。

其中，上述开始飞机可燃液体排放试验的步骤还可优选地包括在开始通过喷头组件400将试验液体排放到预定位置时，并开始实时监测由流量感测装置600所感测的流量。

优选地，该试验方法还可包括以下调整喷头组件400的喷射方向的步骤：通过致动驱动装置将喷头420调整到期望的喷射方向。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对本文中所述的实施例做出这些和其他变化。

一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。