高速水射流冲击下航空有机玻璃(PMMA)损伤行为

飞行器高速经过雨区时，风挡玻璃等部件容易受到雨滴的冲击侵蚀。为探究飞行器风挡玻璃的雨蚀损伤行为，基于一级轻气炮搭建了单射流冲击试验平台(SIJA),并对航空定向及非定向有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)进行了不同速度的射流冲击试验。结果表明受高速射流冲击时，定向有机玻璃主要表现为面下分层的银纹损伤，而非定向有机玻璃主要表现为表面损伤。随着冲击速度不断提升，两种有机玻璃试样都出现了表面剥离损伤，且定向有机玻璃的剥离损伤更为严重。通过对试样内部应力波传播及损伤扩展的观察发现，定向有机玻璃面下分层为剪切波主导，且这一损伤模式更容易造成剥离，多次冲击后的试验结果也进一步证明了这一结论。同时根据聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜得到的冲击阶段冲量对损伤进行了评估与预测，发现损伤面积与冲量呈线性关系。