水擊壓力數(shù)據(jù)是發(fā)動機結(jié)構(gòu)、主閥、試驗系統(tǒng)入口管路和試車架結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性的主要參考依據(jù)。為了準確獲得水擊壓力數(shù)據(jù),首先就要對測量用的水擊壓力傳感器進行現(xiàn)場動態(tài)標定,因此需要設(shè)計一套能夠模擬發(fā)動機試驗啟閉過程的校準裝置,以獲得準確的現(xiàn)場校準數(shù)據(jù)。由于水擊壓力現(xiàn)場校準裝置需要產(chǎn)生瞬態(tài)水擊壓力,為了模擬真實試驗狀態(tài),設(shè)計了快速閥門,要求閥門開啟速度滿足產(chǎn)生預定水擊壓力的要求,完成水擊壓力現(xiàn)場校準。 2性能 水擊壓力主要是試驗時入口隔離閥門的電爆閥快速開啟和關(guān)閉產(chǎn)生的,根據(jù)電爆閥性能試驗結(jié)構(gòu),其開關(guān)閥速度需達到7~10ms。快關(guān)閥作為水擊壓力發(fā)生源系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,要求其關(guān)閉速度能夠達到電爆閥關(guān)閉速度條件,以保證現(xiàn)場試驗條件與發(fā)動機試驗程序一致,同時要求其結(jié)構(gòu)可靠,能夠?qū)崿F(xiàn)高沖擊壓力下的密封。根據(jù)水擊發(fā)生原理和試驗過程中的變化規(guī)律,快關(guān)閥門關(guān)閉速度（從全開到全關(guān)）應5ms,在關(guān)閉產(chǎn)生水擊壓力（10MPa）時能夠可靠密封。 3結(jié)構(gòu)特點 快關(guān)閥門公稱直徑為DN50,閥門有效行程1/4DN=12.5mm,閥門為實現(xiàn)5ms的關(guān)閥速度,需要運動結(jié)構(gòu)簡單,傳動環(huán)節(jié)少,因此閥門類型選擇截止閥,采用2~5MPa氣源的氣動機構(gòu)驅(qū)動及金屬材料脆性斷裂方式提高閥門關(guān)閉初始加速度和關(guān)閉速度。 快關(guān)閥門主要由氣動機構(gòu)、閥門本體、脆性斷裂裝置及連接件等組成（圖1）。氣動機構(gòu)包括氣缸、活塞及復位彈簧等,由控制氣源驅(qū)動活塞向下運動,實現(xiàn)閥門關(guān)閉,復位彈簧用于閥門自動打開。閥門由閥桿、閥瓣、閥座等組成,完成閥門密封實現(xiàn)介質(zhì)切斷。脆性斷裂裝置包括脆性片、沖壓頭和脆性片 支座等,沖壓頭與閥桿連接為一體,隨閥桿運動,脆性片支座安裝在閥體上,用于脆性片安裝固定。氣動機構(gòu)設(shè)計時增大了活塞下方端蓋氣隙,使閥門關(guān)閉時活塞下方空氣快速排出,減小氣動阻力。 4工作原理 閥門使用時,首先安裝指定規(guī)格的脆性片,然后打開控制氣閥門,填充控制氣,氣腔內(nèi)壓力達到脆性片斷裂壓力后,閥門突然啟動,閥瓣與閥座閉合實現(xiàn)閥門的快速關(guān)閉。再次試驗時,關(guān)閉控制氣閥門,排出氣腔內(nèi)控制氣,在復位彈簧恢復力作用下閥門恢復打開狀態(tài)。 5脆性片 在保證密封效果前提下,快關(guān)閥門研制關(guān)鍵在于脆性片性能。要求脆性片在2~5MPa控制氣壓力下能夠按預期斷裂,同時,斷裂力值必須達到要求值,閥門運動機構(gòu)才能獲得滿足關(guān)閉速度要求的初始加速度。 5.1材料選擇 快關(guān)閥門所用脆性片材料需保證斷裂時斷口整齊、均勻,斷裂力值便于控制。選擇硬塑料、鑄鐵和錫青銅3種材料進行壓斷試驗（圖2,表1）。 驅(qū)動壓力調(diào)節(jié)至2MPa時,塑料片開始出現(xiàn)裂紋,變形較大,無法達到脆性斷裂的要求。驅(qū)動壓力調(diào)節(jié)至4MPa時,鑄鐵片開始斷裂,斷裂口顯示為脆性斷裂,但斷口不整齊,容易造成夾料使閥門無法正常關(guān)閉。驅(qū)動壓力加載至5MPa時,錫青銅片出現(xiàn)變形,但未斷裂。為驗證錫青銅斷裂情況,加工了一組不同厚度的錫青銅片用于試驗。在錫青銅片凹槽部位厚度為0.2mm,操縱壓力達5MPa情況下出現(xiàn)斷裂,且斷口呈現(xiàn)為較為規(guī)則的圓環(huán)狀,不同厚度錫青銅脆性片斷裂力值呈現(xiàn)規(guī)律性。根據(jù)試驗結(jié)果,選擇錫青銅（QSn6.5-0.1）為脆性片材料。