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　　0引言

　　隨著我國航空領域的技術發展，對配套用的氮氣瓶提出了高壓、高低溫、振動及沖擊等要求，與此同時對氮氣瓶用爆破片的要求相應越來越嚴酷，特別是密封性能，對于航空氮氣瓶的安全至關重要，一旦發生泄露嚴重時將會導致機毀人亡的事故。

　　航空高壓氮氣瓶用爆破片的生產制造沒有可以執行的國家軍用標準及航空標準，目前只能參考工業用的GB567-2012《爆破片安全裝置》、GB/T16918-2017《氣瓶用爆破片安全裝置》等標準，根據GB/T16918-2017《氣瓶 用爆破片安全裝置》可知：氣瓶用爆破片安全裝置的結構根據是否重復充裝可分為兩種形式，一種由爆破片、壓環(或夾持器)、螺塞和螺蓋(或壓蓋)組成，一種是爆破片直接焊接在瓶體上，但兩種結構適用的最高壓力在標準中未明確，基于此，文中以某航空高壓氮氣瓶用爆破片為研究對象，分別按照上述兩種結構進行試制樣件，試驗研究其在高壓、高低溫、振動及沖擊等環境工況下的密封性能、爆破壓力及壽命情況，為航空高壓氮氣瓶用爆破片的密封結構設計提供參考。

　　1爆破片性能指標及試驗裝置

　　1.1 爆破片性能指標

　　某航空高壓氮氣瓶用爆破片的主要性能指標見表1。1.2 試驗裝置

　　密封性試驗裝置采用氣密性檢測裝置，將爆破片裝置連接充氣接口，通過水密法進行加壓檢測是否有氣泡產生。高低溫試驗裝置采用HL6025T高低溫試驗箱，溫度范圍為(-60~150)℃。振動試驗裝置采用ACT2000-S0200L電磁振動臺，可模擬仿真多種振動譜。沖擊試驗裝置采用ZFS008落塔式沖擊試驗臺。爆破壓力試驗裝置采用爆破壓力顯示儀試驗器及充氣裝置，充氣裝置給爆破片加壓，當爆破瞬間時顯示儀自動采集壓力并顯示。壽命試驗裝置采用JBJ-2交變壓力試驗機，利用高比值的氣液增壓泵(1：100)將液體增壓到所要求的壓力，用另一只高比值氣液增壓泵(1：130)作交變運行，前泵首先用于排除管道中的空氣，后增壓到上限值，在交變過程中如有微滲而達不到上限壓力值時，經程序判斷，該泵自動實行補壓到上限值，完全實現自動控制。

　　表1 爆破片性能指標

　　2 樣件試驗情況及結果分析

　　2.1 樣件制造及試驗項目

　　按照國標GB/T16918-2017中的結構分別試制兩種樣 件，由于航空設備的互換性要求，爆破片在同一個氣瓶中應能互換，故樣件采用整體結構，通過螺紋與氣瓶連接。爆破片材料采用不銹鋼，厚度0.08mm，泄放口徑5mm，圓角半徑1mm，設計溫度22℃,采用41MPa壓力預拱成形。

　　圖1 樣件1、2 結構及實物圖

　　圖2 樣件2C、2A 缺陷圖

　　表2 樣件1、2 試驗情況

　　樣件1按照GB/T16918-2017中的第一種結構形式進行設計制造，包括底座、爆破片、上下壓環、夾持螺柱及鎖緊螺母，爆破片通過上下壓環壓接密封。

　　樣件2按照GB/T16918-2017中第二種結構形式進行設計制造，包括爆破片及底座，爆破片與底座之間通過真空電子束焊接密封。樣件1、2結構如圖1所示。

　　試驗項目：密封性、高低溫、振動、沖擊、壽命、爆破壓力。

　　按照圖1結構進行樣件制造，樣件1、2分別制造6件進行試驗。樣件1分別編號為1A、1B、1C、1D、1E、1F。樣件2分別編號為2A、2B、2C、2D、2E、2F。

　　試驗順序：先進行密封性試驗，合格后抽2件產品1E、1F進行爆破壓力試驗,全部都合格后，余下4件產品1A、1B、1C、1D分成兩組，1A和1B為一組，1C和1D為一組，1A和1B只進行壽命試驗，1C和1D進行余下的試驗。樣件2試驗同樣件1。樣件1、2試驗情況及結果見表2所示。

　　2.2 樣件1、2試驗情況

　　1A、1C、1E、1F分別在22.1MPa、20.2MPa、21MPa、21.5MPa時泄漏，檢查發現爆破片與上下壓環接觸處邊緣出現脫落。1B在進行交變532次時發生泄漏，檢查發現爆破片與上下壓環接觸處脫落。1D在進行振動后發生泄漏，檢查發現鎖緊螺母松脫。

　　2C在不到2MPa時泄漏，檢查發現爆破片與閥體邊緣出現焊接缺陷。2A在交變3998次后發生泄漏，檢查發現爆破片破裂處有劃痕(圖2)。

　　試驗結果表明：樣件1的密封結構不適合高壓工況，同時抗振動性能較差;樣件2的密封結構可以滿足高壓工況，且通過高低溫、振動、沖擊等試驗，但是在試制過程中發現存在如下幾個問題：

　　(1)閥體與爆破片焊接工藝困難，需借助焊接夾具完成，且裝夾不方便，同時由于爆破片較薄，焊接處易出現缺陷，2C密封泄漏原因就在于焊接缺陷。

　　(2)閥體與爆破片焊接后爆破片直接暴露在外，轉運過程中容易劃傷，2A在交變3998次后發生泄漏的原因在于轉運過程中發生劃傷，劃傷使爆破片厚度變薄，交變過程中劃傷處提前疲勞破裂。

　　為了提高焊接性及保護爆破片，在爆破片處增加一個零件——壓環，其作用在于提高焊接工藝性能，同時保護爆破片不受劃傷。為了驗證此結構，該項目試制6只樣件3進行試驗，其結構及實物如圖3。

　　2.3 樣件3試驗情況

　　按照圖3結構進行樣件制造，樣件3制造6件進行試驗。樣件3分別編號為3A、3B、3C、3D、3E、3F。試驗順序同樣件1。

　　圖3 樣件3 結構及實物圖

　　表3 樣件3 試驗情況

　　3A、3B均通過5000次交變壓力的壽命試驗，3C、3D均通過高低溫、振動及沖擊，3E、3F爆破壓力分別為46.75MPa及46.28MPa，符合(45.5±2.5)MPa。

　　3 結語

　　以某航空高壓氮氣瓶用爆破片為研究對象，分別按照上述兩種結構進行試制3種樣件，試驗研究其在高壓、高低 溫、振動及沖擊等環境工況下的密封性能、爆破壓力及壽命情況。結果表明，相同試驗條件下，上下壓環壓接密封及直接焊接底座密封方式都存在缺陷，壓環焊接式爆破片可以耐受高壓、高低溫、振動及沖擊等環境工況，性能指標都符合要求，關于此方式密封結構會對爆破片產生何種影響，有必要進一步展開研究。