T/CSAA 26-2024 零件冲击试验方法液滴旋转装置试验

ICS 49.020
CCS V36
团体标准
T/CSAA 26—2024
零件冲击试验方法液滴旋转装置试验
Impact testing method for componentsDroplet rotation device test
2024-9-3 发布2024-12-1 实施
中国航空学会发布

目次
前言........................................................................... III
1 范围............................................................................. 1
2 规范性引用文件...................................................................1
3 术语和定义....................................................................... 1
4 一般要求......................................................................... 2
4.1 试验目的.................................................................... 2
4.2 试验环境.................................................................... 2
4.3 试验人员.................................................................... 2
4.4 试验件...................................................................... 3
5 试验设备与测试仪器...............................................................4
5.1 分析天平.................................................................... 4
5.2 烘箱........................................................................ 4
5.3 光学显微镜..................................................................4
5.4 秒表........................................................................ 4
5.5 液滴旋转试验系统............................................................4
6 详细要求......................................................................... 6
6.1 试验条件.................................................................... 6
6.2 试验程序.................................................................... 6
6.3 试验数据录取和处理......................................................... 6
6.4 试验数据有效性评定......................................................... 7
6.5 试验报告.................................................................... 7
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III
前言
本文件依据GB/T 1.1－2020《标准化工作导则第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的有
关要求编写。
本文件是《零件冲击试验方法》的系列标准之一。该系列标准已经发布了以下部分：
——液滴射流靶向冲击试验；
——液滴旋转装置试验；
——螺旋桨叶片抗外来物冲击试验；
——复合材料平板抗冲击性能试验。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本文件由中国航空学会提出。
本文件由中国航空学会归口。
本文件起草单位：西北工业大学、中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所、中国航空工业
集团公司西安飞机设计研究所、成都飞机工业（集团）有限责任公司。
本文件主要起草人：李玉龙、索涛、汤忠斌、豆清波、王宁涛、吴轩璇、汪存显、王斌、吕锦
峰、赵冬强、梁尚清、冯震宙、华程、梁鑫、张明瑞。
本文件为首次发布。

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零件冲击试验方法液滴旋转装置试验
1 范围
本文件规定了飞行器零件进行液滴旋转装置试验的试验环境、试验人员、试验件、试验设备仪器、
试验条件、试验程序、试验数据录取和处理、试验数据有效性评定、试验报告等方面要求。
本文件适用于使用旋转装置法，进行试验件因液滴的离散冲击而被侵蚀或损坏的试验测试。本文
件不适用于使用射流模拟液滴，对飞行器零件试验件表面进行重复靶向冲击试验，并对试验件造成侵
蚀或损伤的试验测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用
文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)
适用于本文件。
GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则
GB/T 30789.4 色漆和清漆涂层老化的评价缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标识
第4 部分：开裂等级的评定
GB/T 30789.5 色漆和清漆涂层老化的评价缺陷的数量和大小以及外观均匀变化程度的标识
第5 部分：剥落等级的评定
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
累积侵蚀-时间曲线cumulative erosion-time curve
在液体冲击侵蚀中，累积侵蚀量与累积暴露时间的关系图，通常通过定期中断试验并称量试验件
来确定。大多数其他特征，如潜伏期、最大侵蚀速率和最终侵蚀速率，都是从中得出的。
3.2
累积暴露时间cumulative exposure duration
试验件暴露于雨场中且受到冲击的时间。
3.3
暴露面积exposed area
试验件暴露表面上经受液体冲击侵蚀的区域。
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3.4
累积侵蚀量cumulative erosion
在液体冲击侵蚀下材料损失质量的总量。
3.5
液体冲击侵蚀liquid impingement erosion
由于持续暴露于液滴或射流的冲击中，固体表面原始材料的逐渐损失。
3.6
潜伏期incubation period
在液体冲击侵蚀中，累积侵蚀-时间曲线的初始阶段，在此期间，与后期阶段相比，侵蚀率为零
或可忽略不计。
3.7
最大侵蚀率maximum erosion rate
在液体冲击侵蚀中，试验中的最大瞬时侵蚀率，表现出最大值，随后侵蚀率降低。
3.8
最终侵蚀率terminal erosion rate
在液体冲击侵蚀中，累积侵蚀-时间曲线的最终阶段，在此期间，侵蚀率降低至一个定值。
3.9
液滴直径droplet diameter
冲击试验件表面液滴的平均直径。
4 一般要求
4.1 试验目的
在某种程度上模拟飞行器零件预期的服役环境，用于试验件因液滴的离散冲击而被侵蚀或损坏
的试验测试，通过量化损伤程度，包括窗材料光学性能的退化，涂层的分离或破坏，确定受试材料
的耐侵蚀性或其他损伤特性。
4.2 试验环境
除试验任务书有特殊规定外，试验环境条件应满足GB/T 1446的规定。
4.3 试验人员
试验人员上岗前应经过试验设备、仪器及安全设施使用方法和安全操作规程的培训，熟练掌握
试验室的业务知识，并通过相关考核。
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4.4 试验件
4.4.1 试验件形状和尺寸
试验件推荐形状为方形平板，尺寸为100×100（单位为毫米），如图1所示，试验件厚度k为试
验件的实际厚度，或测试时将厚度作为研究变量。
图1 平板型试验件
4.4.2 试验件数量
试验件数量按试验任务书规定，应至少保证每个试验工况能进行三次重复试验。
4.4.3 试验件类型
试验件类型主要有三类：
a）金属材料试验件，包括纯金属和合金；
b）非金属材料试验件，包括玻璃、塑料、聚合物以及各类复合材料等；
c）表面层材料试验件，包括各类表面涂层材料以及表面薄膜材料等。
4.4.4 试验件制备
4.4.4.1 金属材料试验件
金属材料试验件的制备应满足以下要求：
a）试验件可从板材切割而成，试验件的切割过程应避免表面加工硬化，采用正确的加工方法确
保试验件的平面度；
b）所有试验件应附带合格证或质量证明文件。
4.4.4.2 非金属材料验件
非金属材料试验件的制备应满足以下要求：
a）试验件的制备应按照供应商推荐方法或符合相关方商定的要求；
b）试验件的暴露表面不宜进行机械加工；
c）所有试验件应附带合格证或质量证明文件。
4.4.4.3 表面层材料试验件
表面层材料试验件的制备应满足以下要求：
a）试验件由涂覆在标准化基材上的涂层或薄膜组成；
b）试验件的制备应按照供应商推荐方法或符合相关方商定的要求，包括规定的表面处理方法、
固化方法和涂覆后处理方法。
c）所有试验件应附带合格证或质量证明文件。
4.4.5 试验件安装
试验件安装应满足以下要求：
a）试验件应在旋臂的两个尖端上对称布置，并安装在夹具上。
b）使用紧固螺栓夹紧试验件，为保证四边均匀夹持，在安装时应将扭力扳手的扭矩调至不小于
5N·m，使四个螺栓的预紧力保持一致。
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4.4.6 标识
应对试验件进行标识，以相互区分，且确保可追溯性。标识不应对试验造成影响，也不应受试
验影响。
5 试验设备与测试仪器
5.1 分析天平
使用测量精度为试验件重量0.5%以内的天平测量试验件的重量。
5.2 烘箱
能控制在(50 士3)℃或其他商定的温度士3℃，用于烘干试验件。
5.3 光学显微镜
放大倍数不低于50 倍且具有拍照功能。
5.4 秒表
使用秒表记录试验件受冲击的时间，精度要求不低于0.01s。
5.5 液滴旋转试验系统
5.5.1 旋转臂试验系统基本组成
旋转臂试验系统包括旋臂装置、试验舱、降雨模拟装置、夹具，其整体装置示意图见图2。
说明：
1——试验舱； 6——降雨模拟系统；
2——观察窗及高速摄像机； 7——升降装置；
3——试验件架； 8——雨滴；
4——旋臂装置； 9——舱内照明系统。
5——蓄水池；
图2 旋转臂试验系统整体示意图
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5.5.2 旋臂装置
旋臂直径应不大于2m，旋臂单边至少可承受最大质量为1kg 的试验件，最大迎雨面不小于
（100×100）mm。
5.5.3 试验舱
旋转臂试验系统的试验舱应满足下列要求：
a）推荐试验舱内径为3m，舱壁高1m；
b）试验舱舱壁、舱盖内部应配置不小于100mm 厚度的抗冲击吸能层；
c）试验舱舱盖应具备开启、闭合、锁紧功能，舱盖最大开启角度不小于92°；
d）舱盖上应至少设置2 个观察窗；
e）试验舱应保证密封完好，所有排放口、线缆口均做好密封，以便试验舱内真空度的调节，真
空压力推荐在（5-101.3）KPa 内调节。
5.5.4 夹具
夹具应满足以下要求：
a）用于安装试验件夹具的设计应便于试验件的安装、调整，重复移除、清洁和称重，撞击过程
中不干涉试验件变形；
b）试验件夹具应使用惰性材料，能抵抗试验介质的腐蚀和冲击，且在旋臂上对称布置，试验件
夹具如图3 所示，其中夹具安装孔用于将试验件夹具安装在旋转臂的尖端。
图3 试验件夹具示意图
5.5.5 降雨模拟装置
降雨模拟系统应满足下列要求：
a）降雨区域应当覆盖试验件经过的整个区域，降雨模拟器的高度应至少在200-400mm 之间可
调；
b）模拟的降雨强度应为（0-50）mm/h 内可调，流量偏差控制在±2%以内；
c）液滴直径应为0.1mm~5mm 之间，偏差控制在±5%以内。
5.5.6 冲击速度监测功能
旋转臂外边缘转动速度范围应为10m/s~310m/s 可调，速度偏差控制在±0.5%以内。
5.5.7 系统运行监测功能
为了保证试验的安全进行，试验系统应具备自动监测旋臂动平衡、转速监测、真空监测、降雨
监测、舱盖状态监测、电机运行状态监测等。
5.5.8 高速摄像机
高速摄像机用于记录液滴接触试验件前的形态及冲击过程，通过前期标定，可对液滴直径进行
计算。使用高速摄像机拍摄时，拍摄帧率应不低于1×105fps，同时应使用铺助光源，确保高速摄像
机能够清晰的拍摄冲击全过程。
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6 详细要求
6.1 试验条件
6.1.1 试验件状态调节
试验件应在试验室标准环境下至少放置48h。
6.1.2 试验介质
按照测试要求选择试验介质，可选用蒸馏水、自来水、盐水、人工海水或其他由相关方商定的
介质。
6.2 试验程序
6.2.1 对待测试验件进行外观检查，对于有初始缺陷、不符合要求的试验件，应予以作废。
6.2.2 按照试验任务书或试验要求对试验系统的相关参数进行设定，将降雨量、液滴直径、冲击速
度设定为目标值，对设备进行试运行，并对设备动平衡、转速、真空度、降雨量、液滴直径等参数
进行监测，调节设备使其达到稳定运行状态，且上述参数满足试验要求，记录参数监测的结果。
6.2.3 仔细清洁和干燥试验件，并在分析天平上测定其初始质量。对于金属材料试验件的初始清洁，
建议使用硬毛刷或非研磨布和合适的挥发性溶剂进行擦洗。对于非金属材料试验件及表面层材料试
验件，请咨询制造商，了解首选的清洁方法。
6.2.4 按照4.4.5 的要求安装试验件，开启试验设备，待悬臂转速稳定后，打开降雨模拟系统，开始
计时，同时用高速摄像机记录试验过程，测量液滴直径。
6.2.5 在选定的时间间隔后中断试验，关闭降雨模拟系统，记录暴露时间，取出试验件，清洁其表
面。
6.2.6 将试验件置于烘箱中干燥，在天平上测定其新质量，重复本步骤，直至试验件恒重，并计算
质量损失。
6.2.7 重复步骤6.2.4、6.2.5、6.2.6。记录每次试验的累积暴露时间和对应的累积侵蚀量，以累积暴
露时间为横坐标，累积侵蚀量为纵坐标，绘制累积侵蚀-时间曲线。
6.2.8 当试验进行到可以通过坐标原点画一条直线，该直线与累积侵蚀-时间曲线相切时，说明侵蚀
速率开始下降，此时可停止试验。
6.2.9 如需获得受试材料的最终侵蚀率，可延长试验时间，直至累积侵蚀-时间曲线的斜率接近一个
定值。
注1：测试时间间隔推荐为2min，可根据测试过程缩短或延长时间间隔，以保证测试数据充足。
注2：建议使用草图或照片来记录试验件的侵蚀情况随时间的变化过程。
注3：对于涂层材料试验件，试验后应当按GB/T 30789.4 的规定测定并记录试验件的开裂等级；按GB/T 30789.5 的
规定测定并记录试验件的剥落等级。
6.3 试验数据录取和处理
6.3.1 累积侵蚀-时间曲线
在试验程序6.2.7 中，采集了多组累积暴露时间和对应的累积侵蚀量的数值，以累积暴露时间
为横坐标，累积侵蚀量为纵坐标，将这些数值绘制于图4 所示的图中，利用曲线拟合得到图4 所示
的累积侵蚀-时间曲线的实际试验曲线。
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图4 累积侵蚀-时间曲线
6.3.2 最大侵蚀速率
在累积侵蚀-时间曲线的实际试验曲线上绘制一条能代表其最大斜率的直线，如图4 所示，夹角
B 对应直线的斜率即为最大侵蚀率。
6.3.3 名义潜伏期
在累积侵蚀-时间曲线的实际试验曲线上绘制一条能代表其最大斜率的直线，如图4 所示，夹角
B 对应直线时间轴相交所得的截距即为名义潜伏期。
6.3.4 最终侵蚀率
若要得到材料的最终侵蚀率，需按照试验程序6.2.9 延长试验时间，直到可以在累积侵蚀-时间
曲线的实际试验曲线上绘制一条穿过或逼近绝大部分代表最终侵蚀阶段测试点的直线，如图4 所示，
夹角C 对应直线的斜率即为最终侵蚀率。
6.4 试验数据有效性评定
同时满足以下3种情况的试验结果为有效试验：
a）试验中实际冲击速度与目标值的偏差在±2%以内；
b）试验中实际液滴直径与目标值的偏差在±5%以内；
c）每个工况均进行不少于三次重复试验，且重复试验的的耐雨蚀性能结果误差在5%以内。
6.5 试验报告
试验报告的内容应包括以下部分或全部：
a）试验名称、试验项目、时间、地点、目的、依据和试验人员；
b）试验件详细情况，包括试验件来源、名称、尺寸、数量以及编号或标识；
c）测试设备及方法，测量仪器及其精度说明；
d）测试环境以及试验条件；
e）设备试运行情况及监测结果；
f）液滴直径及降雨量；
g）高速相机拍摄的液滴冲击过程；
h）试验件损伤形式、损伤程度描述；
i）试验过程记录；
j）试验数据记录图表；
k）存在问题与建议。