摘要：氦氣是常用的飛艇浮升氣體，飛艇氣囊所用材料對(duì)氦氣的保存能力是影響飛艇使用的重要因素。本文通過對(duì)飛艇氣囊樣品氦氣透過量的測(cè)試及對(duì)試驗(yàn)原理、試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)、適用范圍、試驗(yàn)過程等的描述，介紹了一種驗(yàn)證飛艇氣囊對(duì)氦氣保存能力的有效測(cè)試方法。

關(guān)鍵詞：氦氣、氦氣透過量、飛艇氣囊、氦氣阻隔性、壓差法氣體滲透儀

1、意義

飛艇是一種浮空器，主要靠氣囊中的輕于空氣的氣體實(shí)現(xiàn)浮升，如氫氣、氦氣，由于氫氣具有一定的危險(xiǎn)性，因此，現(xiàn)代的飛艇通常采用安全性更高的氦氣作為浮升氣體。根據(jù)浮力原理，氣囊中所充填氦氣量是決定可產(chǎn)生浮力大小的重要因素，直接影響飛艇可飛升的高度。在飛艇的使用過程中，氣囊中的氦氣量則與氣囊外部材料對(duì)氦氣的保存能力息息相關(guān)，若氣囊材料對(duì)氦氣的保存能力較差，使用過程中易散失，將降低飛艇的飛行高度與飛行時(shí)間。

氦氣在材料中的滲透性能是衡量氣囊對(duì)氦氣保存能力的重要指標(biāo)，因此，本文針對(duì)性的測(cè)試了飛艇氣囊的氦氣透過量。

2、試驗(yàn)樣品

本文以飛艇氣囊層壓復(fù)合材料為試驗(yàn)樣品。

3、試驗(yàn)依據(jù)

本次試驗(yàn)采用壓差法原理測(cè)試樣品的氦氣透過量，所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1038-2000 《塑料薄膜與薄片氣體透過性試驗(yàn)方法 壓差法》。

4、試驗(yàn)設(shè)備

本文利用VAC-VBS壓差法氣體滲透儀進(jìn)行試驗(yàn)，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

圖1  VAC-VBS壓差法氣體滲透儀

4.1 試驗(yàn)原理

壓差法原理是指試樣兩側(cè)存在一定壓力差，通過測(cè)試低壓側(cè)壓力的變化情況得到試樣氣體滲透性能相關(guān)參數(shù)的試驗(yàn)方法，因此本原理方法可以用于測(cè)試氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、六氟化硫、氦氣等多種氣體的滲透性能。

該方法是通過試樣將設(shè)備的測(cè)試腔分為高壓腔、低壓腔，高壓腔內(nèi)充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，低壓腔內(nèi)通過抽真空形成一定的低壓環(huán)境，試驗(yàn)氣體在壓力差的作用下，由高壓腔通過試樣滲透到低壓側(cè)，通過測(cè)試達(dá)到穩(wěn)定滲透時(shí)低壓腔內(nèi)壓力隨時(shí)間的變化情況，計(jì)算試樣的氣體透過量及相關(guān)參數(shù)。

4.2 設(shè)備參數(shù)

測(cè)試范圍為0.1 ~ 100,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)；可同時(shí)完成3個(gè)試樣的測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果為3個(gè)試樣測(cè)試結(jié)果的平均值；試樣的溫度范圍為15 ~ 55℃，控溫精度為±0.1℃；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持Lystem^TM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告。

4.3 適用范圍

(1) 本設(shè)備適用于多種薄膜、片材的氣體滲透性能測(cè)試。薄膜類包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料；片材類包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本設(shè)備還可擴(kuò)展到航天用材料、紙及紙板、漆膜、玻纖布、玻纖紙、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測(cè)試。

(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過率測(cè)試，如氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、氦氣、空氣等?/span>

(4) 本設(shè)備滿足多項(xiàng)國家和標(biāo)準(zhǔn)，如ISO15105-1、ISO2556、GB/T1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003。

5、試驗(yàn)過程

(1) 從飛艇氣囊樣品上裁取3片直徑為97mm的試樣。

(2) 在每個(gè)測(cè)試腔的周邊涂抹一層真空油脂，并在測(cè)試區(qū)域分別放置一片濾紙，將試樣附著在測(cè)試腔上，輕輕按壓，去除試樣與測(cè)試腔之間的氣泡，再分別用夾緊裝置將試樣夾緊。

(3) 設(shè)備接通氦氣后在控制軟件上設(shè)置試樣名稱、厚度、試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、試?yàn)溫度、濕度、抽真空時(shí)間等參數(shù)，點(diǎn)擊“開始試驗(yàn)”選項(xiàng)，打開真空泵，進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，顯示測(cè)試結(jié)果。

6、試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)所測(cè)試飛艇氣囊樣品的氦氣透過量為28.91 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、結(jié)論

飛艇氣囊應(yīng)具有較高的氣體阻隔性能，以防止內(nèi)部氣體的散失及外部氣體向氣囊中的滲透，從而保持內(nèi)部浮升氣體量與氣體純度。本文通過氦氣透過量的測(cè)試評(píng)估所測(cè)試飛艇氣囊材料對(duì)內(nèi)部氦氣的保存能力，試驗(yàn)過程簡單，人為因素干擾少，設(shè)備智能化程度高，試驗(yàn)結(jié)果可靠。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測(cè)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備包括氣體透過量測(cè)試儀、氧氣透過量測(cè)試儀、水蒸氣透過量測(cè)試儀、智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)、密封試驗(yàn)儀、熱封試驗(yàn)儀、落鏢沖擊質(zhì)量、擺錘沖擊試驗(yàn)儀、摩擦系數(shù)儀等等。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)溝通與合作。