飞艇囊体材料自然老化试验方案探讨

气率 以及重量 。后来人造合成材料聚酰胺（尼龙 ）和聚酯 （的确 良）被
、
制成细 纱并编织成 布 ，引入 此领域并替代 了天然棉纤 维 ，这 些合成
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材料的强度更提高 ，重量更轻 。随着科技 的发展 ，目前主流的飞艇气 ，Ｉ 量度 ‘
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囊材料是层压材料 ，这种层压材料 由承力 层（纤维层 ）、阻气 层 、耐候 层组成 ，各层 之间利用胶粘 物质粘接起来 ，它 的特性 在于其 可以对
图 ２ 等强度间隔取样计划示意图
并 测试材料 老化后的剩余 强度对保 障飞艇结构安全具有重要意义。
老化试验分 为 自然老化 、试验室 加速老化两类 ，自然 老化试验 比较
真实 ，但 是试验周 期 比较长 ；试验室加 速老化试验 的周期可 以人 为
控制 ，但 是其前期 准备工作 ，尤其是如何保 证加速 当量关系 的真实
图 ３ 综合区间等间隔法取样计划示意图
个 飞艇 的软结构使用寿命也就 即将 到期 ；另一类是建立专用 的 自然 理论估算 的强度性能等幅下降对应 的 日历时间进行取样 。囊体材料
老化暴 晒试验场 ，按照 规划进行到期试验 件的取样 、新试 验件 的补 的 自然老化 曲线一般 为幂函数曲线 （曲线 如图 ２所示 ），在 寿命前
性 是一个 系统复杂 的环节 。试 验室加速老 化试 验是今 后的发展 趋
势 ，但是前期还是需要开展足够 的 自然老化试验 以建立 可信度较高
的加速 老化 当量关 系数据库 ，为编制试 验环境谱提供依据 。
自然老化试验 的实施方式 又可以分 为两类 ：一类是在 飞艇囊体
结构外表 面上预制存放一定数量 的试验 件 ，在 飞艇 服役使用 过程 中 逐步取样测定剩余强度 ，当试验件 的剩余 强度降低到警戒值时 ，整
响 飞艇 的结构安全 。
飞艇制造 中使用 的气囊材料经过几次大的发展 。早期的气囊材
料主要是天然纤维层合 的橡胶涂层织物 ，这种涂层是用天然橡胶黏 合在一 起的两层或 三层棉纤维 ，棉层之 间互相有序 的错开 ，以增强
图 １等 日期间隔取样计划示意图
剪切强 度 、刚度和抗撕裂性 ，通过 改变 中间层橡 胶的含量来 控制漏
科技 论坛
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飞艇囊体材料 自然老化试验方案探讨
江博水 张金奎 （中国特种飞行器研究所，湖０匕荆门 ４４８０３５）
摘 要 ：飞艇 的囊体材料是 一种 对 自然环境 比较敏感的层压 纺织材料 ，建立 自然老化试验 的规划 方案及 实施方 法对研究 囊体材料的 老化曲线、剩余强度很有必要。文章介绍了飞艇囊料材料构型及其特点，阐述了其 自然老化试验和试验室加速老化试验的基本情况，提出 了 自然老化试验过程 中的三种试验件取样方法。
关 键 词 ：飞艇 ；材 料 ；自然 老 化 ；试 验 ；剩余 强度
１ 概 述
飞艇的囊体材料是一种高强度、低密度 、低气体渗透率、防老
化 、抗撕 裂 、具备 良好加工接合性能 的特殊 纺织材料啪。这种纺织 材
料 的载荷疲 劳特性 比较好 ，但是对大气环境 中的紫外线相对 比较 敏
感 ，长期 暴露在 自然环境下 ，它 的强度性 能会持续 下降 ，这会严重影
间隔相 同的时间 ，一般间隔 ０．５年或 １年。取样和补充样 件的数量 一 版 ．
各 占总计划样件 数量 的一半 ，取样 的 同时 ，在相 同位 置完成样 件补
充 ，这样可 以节约 ５０％的试验场地空 间。等 日期间隔法取样 、补充样
件的时间计划示 意图见 图 １。
等强度间隔法 ，就是参 考囊体材料 的 自然 老化理论 曲线 ，根据
内层增加一层防老化层 ，以避免老化作用机理失真。
６个月 ；再往后 ，取样间隔时间可定 为 １年 。（图 ３）
试 验件 自然老化 到期 ，整体取样后 再制 作成剩余强度测试试验 结束语
所 需的标 准试验 件 ，以便于试验和数据的整理分 析。
对 于飞艇 型号而 言 ，开展囊 体材料 的 自然老化试 验 ，并做好试
４ 试验件存取方案
验规划 ，非常必要 。囊体材料的剩余强度直接决定了飞艇的结构寿
用 于 自然老化试 验的试验件取样 、补充可采用 三种方 法 ：ｆａ１等 命 ，数据积累对于飞艇结构 寿命 的评估至关重要 。
日期间隔法 ；（ｂ）等强度 间隔法 ；（ｃ）综合 区间等间隔法。
参 考 文 献
等 日期 间隔法 ，就是从 试验开始 到预期结束 日期 ，每次取 样都 【１】（英 ）库利 ，（英 ）吉勒特－飞艇技术【Ｍ】．北京 ：科 学 出版社 ，２００８，１第
料试验件必须保证 内层不暴露在环境 中。试验件制作 可以将一整块 线 ，在不 同的时间段 内，选择各 自的固定 间隔时间进行取样 。比如 ：
材料对折 ，封闭 ３个重叠 的 自由边 ，制作成一个封 闭简 易气 袋 ，以避 在前 ６个月内 ，取样间隔时间为 １个月 ；在 ６个月到 ２年 的时间内，
免 内层暴露 在外 ；也可 以制作 成简单 的一块材 料 ，但 必须人 为的在 取样 间隔 时间为 ３个月 ；在 ２年到 ５年 的时 间内 ，取 样间隔时 间为
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层压成分进行适宜的选择或调整已达到 良好 的综合性能 。
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２老化试验
ｔ 老证时闻（月）
目前 ，飞艇囊体 的使用寿命一般要求是 ５～１０年 ，囊体材料 的老 化特性是决 定飞艇使用 寿命 的主要 因素 ，因此 ，开 展材料老化试 验
充 。
期 ，强度下 降较快 ，后期 下降较慢 ，因此 ，老化试验前期 的取样 间隔
Байду номын сангаас
３ 试 验 件 制 作 要 求
时 间应 当缩短 为 １个 月 ，后期 的取样 间隔反 而可以适当的延长至 １
考虑到囊体材料 内外两侧 的抗老化性 能差异较 大 ，飞艇实 际使 年半左右 。 用过程 中一般不会将 内层暴露在外 ，因此 ，用 于老化试验 的囊体材 综合 区间等 间隔法 ，就是参考囊 体材料 的 自然 老化的理论 曲