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摘要：为确定最适合的飞艇气密性检漏液配制方式，以AS700载人飞艇气囊蒙皮材料制作1：50缩比模型为研究对象。在缩比模型上制造多种漏点模拟飞艇的不同破损情况，以空气为检漏介质，通过不同溶质、不同浓度配比的多种检漏液，开展喷洒验证试验，比较分析了各种检漏液的检漏效果，验证检漏效果最佳的检漏液配置方式，试验结果表明中性液态检漏液配制比例η为1/75～1/150的检漏液所产生的检漏效果最优。

关键词：飞艇；缩比模型；检漏液；配置方式；质量比

中图分类号：TQ 323.8

1前言

飞艇是一种轻于空气的飞行器，在运输、旅游、反恐、侦查、通信、预警、临近空间等方面有着广阔的应用前景，随着科技的发展，飞艇因其独特的优势越来越受到各国青睐[1-10]。2023年12月，由中国特种飞行器研究所研制的“祥云”AS700载人飞艇正式获得由中国民用航空局颁发的型号合格证（合格证编号“TC0082A-ZN”），标志着该飞艇成为国内首款获得型号合格证的载人飞艇[11-12]。气囊是飞艇上最主要的部件，内部填充氦气，为系统提供升力。气囊通过蒙皮材料拼接而成，蒙皮材料一般由耐候层、阻隔层、织物层、胶膜层组成[13-15]。由于气囊材料织物的多孔性，氦气的纯度将在使用过程中逐渐降低[11]，进而影响飞艇产品的升力及使用效率。飞艇检漏工作是飞艇生产和使用过程中十分重要的环节，直接关系到飞艇使用性能和使用成本。气泡水检漏法是目前国内外最常用的检测方法，具有快速、便捷、有效、低成本的优点，利用飞艇内外压力差在飞艇蒙皮表面产生气泡的原理。以AS700为例，表面积达到1500m2，大型飞艇表面积超过10000m2，渗漏点直径甚至小于0.5mm2，检漏工作量极为繁重而精细，检漏液的配制直接影响检漏效果，溶质和配制比例的变化均会对检漏液的检漏效果产生影响。目前，国内外针对气泡水检漏液配制方面的研究较少，Tim Miller和Ralhp Weis等人[16]对肥皂水检漏液的配制比例做了一些试验研究，认为体积比（肥皂液体积：水体积）1：3～1：100的肥皂水检漏液均适用于飞艇的检漏工作。

本文分别从检漏液的溶质和配制比例两个方面，在缩比模型（以下简称“模型”）上进行了大量试验，通过比较分析不同检漏液喷洒在渗漏点上表现出来的检漏效果，探讨了不同的溶质和配制比例对检漏效果的影响，确定了较好检漏效果的检漏液配制比例。

2对比试验

2.1溶质的选择

气泡水检漏的原理：当气囊内部压力高于外部大气压时，用气泡水喷洒在气囊表面时，如果气囊表面某处有渗漏气，则在该处表面会出现气泡，从而发现气泡处的漏点。因此，检漏液溶质的选择首先考虑容易产生气泡的物质，同时，不应对气囊材料造成腐蚀破坏，且配置简便、溶解方便。生活中容易产生气泡的溶质有：洗衣粉、洗衣液、沐浴露、洗涤剂、肥皂等。洗衣粉碱性太强，容易对气囊材料造成破坏；肥皂为固体，溶解速度较慢，尤其是寒冷天气，操作周期长。因此，最终选择：洗涤剂、洗衣液、沐浴露作为本文开展比较试验的溶质。

2.2溶剂的选择

自来水来源广，抽取使用便捷，对洗涤剂、洗衣液、沐浴露的溶解性好，且酸碱性较弱，对气囊材料几乎无损伤影响。因此，选择自来水作为溶剂。

2.3实验设备

为便于检漏操作，选择容积约0.3m3的圆柱形模型作为试验载体，其他工具和辅助材料包括：量程为10 000Mpa的U形压力计、充气机、喷壶、抹布。

2.4检漏点设置

在模型上人为设置十五个渗漏点，标识序号为1～15。为了使得渗漏点尽可能覆盖多种常见类型的渗漏孔，采用刀片刮出1～8及13号共9个深浅不一渗漏点；用绣花针（1 mm～2mm）刺穿9～12号共4个大小差异的渗漏孔；再以模型堵头热合缝作为14号渗漏点；模型中间热合缝为15号渗漏点。

2.5配置比例的选择

配制比例按质量比：η=m1/m2。其中：m1为溶质质量，m2为溶剂质量。试验过程中的配制比例如表1。本次试验首先是分别确定各种检漏液的最优配置比例η，因此不同溶质所用的比例η不完全相同。

2.6 试验过程操作

a） 按表1所示比例η，用天平分别量取相应质量的溶剂和溶质，倒入喷壶。混合均匀，配制成检漏液。

b）将枕形模型充气至相应压力值。为了更好地对比分析检漏效果，本试验共设置了7组压力值，由高至底依次是：9000pa、5000pa、4000pa、3000pa、2000pa、1000pa、500pa。为避免由压力升高造成部分渗漏点胀裂，从而影响试验结果的真实性，本试验均从9000pa开始，通过放气依次降压至后续各组压力值。试验过程中压力值的变化在±50pa以内。

c） 用干燥洁净的毛巾将枕形模型表面擦拭干净。

d）按顺序依次对各个渗漏点喷洒配制好的检漏液，观察是否冒出气泡，对冒出气泡的位置拍摄照片；并如实记录漏点渗漏情况。

e）每组压力值试验完成后，用干燥的毛巾将模型表面擦拭干净，然后进行下一组压力值的试验，直至最低压力值500pa。

f）换下一组比例或溶质的检漏液，重复上述a）～ e）实验步骤。

注：本试验中观察时间不大于15s，超过15s仍未产生气泡，即认为该处不会渗漏。

3 试验结果及分析

3.1 比较分析的方法

试验中不同压力值、不同渗漏点共对应有105处检漏点。但是在本次试验中序号13的渗漏点始终没有冒出气泡，因此认为此处不存在渗漏气，故无需对此处进行比较。因此共计有98处检漏点。

试验过程中对所有出现气泡的检漏点均拍摄了照片，根据这些照片，可以对比不同检漏液的检漏效果。对比的内容及原则是：气泡体积大优于体积小；气泡量多优于量少。用“>”、“=”进行区分，其中“>” 表示前者检漏效果优于后者检漏效果，“=”表示两者检漏效果基本相同。例如：图1所示是溶质为中性洗涤剂，压力为9000pa时，比例η=1/50和比例η=1/25的检漏效果，比较可知η=1/50的检漏液出现气泡体积大、量多，检漏效果优于η=1/25的检漏液，比较结果可表示为“A3>A2”。从每个渗漏点冒出气泡的最低压力值开始比较，直至冒出的气泡基本一致或最大压力达到9000pa为止。

根据比较结果用“>”将检漏效果划分为“上”、“中”、“下”三个等次。例如：溶质为中性洗涤液的检漏液试验中，压力为5000pa时，5号渗漏点的检漏效果对比结果为“A3=A4=A5>A2=A6>A1=A7”，则“A3、A4、A5”的检漏效果取“上”等次，“A2、A6”的检漏效果取为“中”等次，“A1、A7”的检漏效果取为“下”等次。当比较结果中只有一个“>”时取“上”、“下”两等次，全为“=”时均取“上”等次。然后统计各检漏液的检漏效果在各等次所占的比例，进而比较检漏液检漏效果的优劣。

3.2 分析结果

3.2.1溶质为中性洗涤剂的检漏液

本组试验中，共配制了8组不同比例的检漏液，比例由高到底依次是：1/3，1/25，1/50，1/75，1/100，1/200，1/400，0，并依次标识为A1、A2、A3、A3、A4、A5、A6、A7、A8。其中比例η=0的检漏液即为自来水，作为对比试验。

在各种压力值下，针对不同的渗漏点，各比例的检漏液的试验结果差异明显。其中A1共出现59处气泡；A2共出现56处气泡；A3共出现60处气泡；A4共出现64处气泡；A5共出现58处气泡；A6共出现55处气泡；A7共出现50处气泡；A8共出现9处气泡。表2所示为各比例检漏液试验中出现气泡的渗漏点占总数的比例。

根据试验拍摄的照片，针对每个渗漏点，在相同压力值下，比较不同比例η的检漏液的检漏效果，将各种比例η检漏液的检漏效果分以“上”、“中”、“下”三个等次。图2所示为各比例检漏液 “上”、“中”、“下”三个等次检漏效果曲线。

由表2可知，从η=0的自来水开始，随着比例η的增加，试验中出现气泡的渗漏点个数逐渐增加。在η=1/75时，出现气泡的渗漏点个数最多，占65.3％。继续增加比例η，出现气泡的渗漏点个数逐渐减少。因此认为，比例为η=1/75的检漏液检漏效果最优，配制比例η的增加或减少都将使检漏效果减弱。

根据图2所示统计结果可知：比例η=1/75检漏液的检漏效果最好，其中“上等”检漏效果占95％。η=1/100、1/200、1/400检漏液的检漏效果“上等”所占比例依次减小，“下等”所占比例依次增加，故其检漏效果依次减弱。对于η=1/50、1/25的检漏液，随着比例增加，其检漏效果中“上等”比例减小，“下等”比例增加，即检漏效果依次减弱。

综上所述，用洗涤剂作为溶质，自来水为溶剂配制检漏液时，比例η=1/75时，检漏液的检漏效果最优，随着比例的增加和减少，检漏液的检漏效果均成减弱趋势。

3.2.2中性洗衣液配制的检漏液

本组实验共配制了6组不同比例η的检漏液，比例由高到底依次是：1/50，1/75，1/100，1/150，1/200，1/400，并依次标识为B1、B2、B3、B4、B5、B6。其中B1共出现54处气泡占55.1％；B2共出现55处气泡占56.1％；B3共出现54处气泡占55.1％；B4共出现55处气泡占56.1％；B5共出现55处气泡占56.1％；B6共出现46处气泡占46.9％。

根据试验拍摄的照片，针对每个渗漏点，在相同压力值下，比较不同比例η的检漏液的检漏效果，将各种比例η检漏液的检漏效果分以“上”、“中”、“下”三个等次。

比例为η=1/50、1/75、1/100、1/150、1/200的检漏液能够检出来的检漏点数量相差1个，可认为其检漏效果基本相同。当比例降为η=1/400时，检出来的检漏点数量为46个，与其他比例的检漏液差距较大，可知，随着比例的减少，检漏效果减弱。

通过对比各检漏点的检漏效果，比例η=1/150检漏液的检漏效果“上等”占72.5％，较其他比例检漏液的检漏效果好些。η=1/50、1/75和1/100的检漏效果几乎相当，但较1/150的检漏效果稍弱。随着浓度的降低，1/150、1/200、1/400检漏效果“上等”所占的比例逐渐减少，“下等”所占比例逐渐增加，可见，检漏液的检漏效果减弱。洗衣液配制比例范围较宽，但是总体检漏效果低于洗涤剂配制的检漏液。

综上所述：洗衣液为溶质，自来水为溶剂的检漏液，比例η=1/150的检漏液检漏效果相对最优，η=1/50、1/75、1/100、1/200的检漏效果基本相当，较η=1/150的检漏效果弱些，但差距不大。η=1/400的检漏效果最差，可见比例减少，检漏液检漏效果减弱。

3.2.3沐浴露配制的检漏液

本组实验共配制了5组不同比例的检漏液，比例由高到底依次是：1/75，1/100，1/150，1/200，1/400，并依次标识为C1、C2、C3、C4、C5。其中C1共出现51处气泡占52.0％；C2共出现55处气泡占56.1％；C3共出现54处气泡占55.1％；C4共出现52处气泡占53.1％；C5共出现52处气泡占53.1％。

针对每个渗漏点，在相同压力值下，比较不同比例η的检漏液的检漏效果，将各种比例η检漏液的检漏效果分以“上”、“中”、“下”三个等次。

从比例η=1/400开始，随着比例的增加，试验中出现气泡的渗漏点个数逐渐增加，到η=1/100时出现气泡的渗漏点个数最多，随着比例增加出现气泡的渗漏点个数减少。

当比例η=1/100时，检漏液的检漏效果“上等”所占的比例最多，“下等”所占的比例最少，故η=1/100的检漏液效果最好，随着浓度降低，η=1/150、1/200、1/400各比例检漏液检漏效果中“上等”所占的比例逐渐降低，“下等”所占的比例逐渐升高，可见，检漏液检漏效果减弱。1/75的检漏液检漏效果中“上等”所占的比例较1/100的低，“下等”所占的比例1/100高，故随着比例增加，检漏效果减弱。

综上所述，以沐浴露为溶质，自来水为溶剂的检漏液，配制比例η=1/100的检漏效果最好，1/150、1/200、1/75次之，1/400最差。

3.2.4综合比较分析

通过比较不同溶质的检漏液的检漏效果，确定了各溶质配制检漏液的最优比例。其中，溶质为洗涤剂时最优比例为η=1/75，溶质为洗衣液时最优比例为η=1/150，溶质为沐浴露时最优比例为η=1/100。选择这三种检漏液的检漏效果进行比较分析。

首先统计三种检漏液在试验中出现气泡的渗漏点个数及其所占比例，统计结果见表3。

以“>”为界，将各比例检漏液的检漏效果分以“上”、“中”、“下”三等次。表4所示为各比例检漏液 “上”、“中”、“下”三个等次的检漏效果所占比例。

由表3比较可知：溶质为洗涤剂比例为η=1/75的检漏液试验中出现气泡的渗漏点个数最多，而溶质为洗衣液比例η=1/150和溶质为沐浴露比例η=1/100的检漏液检出来的检漏点数量相同，且较前者明显减少。

由表4所示，溶质为洗涤剂比例η=1/75的检漏液的检漏效果“上等”所占比例为100％，优势明显。而溶质为沐浴露比例η=1/100检漏液次之，溶质为洗衣液比例η=1/150的检漏液的检漏效果最差，但后两者的优劣差距较小。

4结论

通过上述比较分析可知，中性液态检漏液配制比例η为1/75～1/150的检漏液所产生的检漏效果最优。

本次试验仅针对指定材料制作的模型进行了检漏试验。试验结果为飞艇的检漏工作提供了的依据，但对于不同材质、不同容积、不同外形的浮空飞行器，要进一步提高检漏工作的效率和质量，还有待开展更多的后续试验研究工作。

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基金项目：荆门市重大科技项目（编号：2022ZDYF016），3500立方米民用载人飞艇研制（工信部民用飞机项目研制）

作者简介：朱李芳，女，湖北襄阳人，工程师，研究方向：飞艇生产制造工艺。