CN102530264B - 用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置 - Google Patents
用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置，属于飞机起落架收放试验系统。载荷模拟装置包括试验台架、起落架、起落架撑杆作动筒以及载荷加载装置，载荷加载装置包括滑轨、加载滑轮、滑轨小车、加载绳以及转盘，转盘设置在支撑架上；起落架撑杆作动筒设置在试验台架上且起输出端连接在起落架的中部，在起落架的下端设置加载滑轮；在转盘的径向上设置有丝杠、直线导轨、伺服电机连接以及质量块，该质量块的上端与丝杠螺母连接；加载绳的一端固定在转盘上，加载绳的另一端绕过所述的加载滑轮固定在滑轨小车上。该装置采用闭环控制技术，降低了试验误操作可能性，提高了试验精度，并能适用于各种类型的飞机起落架。
Description
技术领域
本发明涉及一种气动载荷模拟装置，属于飞机起落架收放试验系统。
背景技术
为改善飞机飞行中的空气动力，现代的飞机普遍设计为可收放的起落架，在空中飞行时将起落架收起在机身或机翼内部，在起飞、降落过程中将起落架放下承受地面载荷。因此，飞机在空中飞行时需要完成起落架的收起和放下动作。由空气阻力的影响，起落架在收放时会受到气动力的影响，该气动力水平均匀分布于起落架上，影响起落架撑杆作动筒与上位锁的收放功能。因此，在飞机起落架设计研发阶段，需要对其进行收放试验以模拟起落架的正常使用情况。
在起落架收放试验中，气动载荷的模拟加载一直是试验的难点，其难度在于需要随时保证气动载荷的水平方向并模拟载荷的大小。发达国家对于起落架收放系统的研究比较成熟，普遍采用起落架现代设计技术，将飞机起落架安装于风洞之中进行起飞、降落的模拟。此试验方法较为接近起落架真实使用情况，试验结果准确可靠，但试验耗资巨大，建设周期过长，不宜在短时间内进行。
国内对于起落架收放试验的研究一般在无风洞条件下进行。由于起落架在真实收放过程中受到的力为一个分布力系，在试验中模拟极为困难，因此普遍将该分布力系进行简化，应用铰链力矩等效原理将该气动载荷简化为一个或几个集中力来施加于起落架上。根据试验装置的不同主要分为以下两中：
(a)液压伺服作动筒加载方案
该方案结构较为简单，负载模拟的跟踪性能较好，但其不足之处在于对液压作动筒的要求较高。第一，对作动筒尺寸要求较大，作动筒过小无法提供足够的行程用于起落架的收放，作动筒过大安装可能产生干涉；第二，需要建设一整套完备的液压伺服控制系统，试验周期较长，投入较大。
(b)质量块-凸轮-滑轨加载方案
该方案气动载荷较为接近真实情况，载荷方向性好，但其不足之处有如下几点：第一，结构设计较为复杂，钢丝绳数量过多导致易与起落架产生干涉；第二，根据起落架上气动载荷的大小只能设计唯一的凸轮形状与之对应，对应于某些载荷工况可能无法设计出相应的凸轮来满足其加载要求；第三，加载中质量块随着起落架的收放会产生晃动，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种起落架气动载荷模拟方案，采用伺服电机控制滚珠丝杠推动质量块滑动改变转盘重心位置，以此产生偏心转矩以代替凸轮结构加载，同时采用控制器闭环控制伺服电机来模拟气动载荷曲线；克服了凸轮结构加载控制性差、精度不高、加载曲线唯一等缺点。并采用滑轨小车跟随载荷沿滑轨滑动保证施加载荷的水平要求。
为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：
一种用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置,其特征在于: 包括试验台架、起落架、起落架撑杆作动筒、以及载荷加载装置，所述的载荷加载装置包括滑轨、加载滑轮、滑轨小车、加载绳以及转盘，所述的转盘设置在支撑架上；所述的滑轨固定在所述的试验台架上，所述的滑轨小车设置在滑轨上，所述的起落架上端铰接在所述的试验台架上，所述的起落架撑杆作动筒设置在试验台架上且起输出端连接在起落架的中部，在起落架的下端设置所述的加载滑轮；在所述的转盘的径向上设置有丝杠以及直线导轨，所述的丝杠与一伺服电机连接，在所述的直线导轨上设置有一质量块，该质量块的上端与所述的丝杠螺母连接；所述的加载绳的一端固定在所述的转盘上，加载绳的另一端绕过所述的加载滑轮固定在所述的滑轨小车上。
所述的滑轨的形状与所述的起落架的收放轨迹相一致。
所述的加载装置为两个且对称设置在起落架两侧。
在所述的滑轨下端还设置有一定滑轮，所述的加载绳从转盘起并依次绕过所述的定滑轮、滑轨小车、加载滑轮止于滑轨小车。
所述的质量块与直线导轨之间设置轴承。
试验台架固定安装于试验地面上，起落架与机身铰接处连接到试验台架的单、双叉耳支座上，支座上加关节轴承，保证起落架支柱与夹具交点不直接承受力矩，而由各交点力平衡。起落架撑杆作动筒连接外部液压系统，对起落架的收放提供动力来源。本发明载荷加载装置由气动载荷跟随装置与气动载荷模拟装置组成，载荷跟随装置控制起落架收放过程中的气动载荷方向，载荷模拟装置控制起落架收放过程中气动载荷大小：载荷跟随装置由滑轨、滑轨小车、定滑轮、角度传感器及相关夹具组成，滑轨安装在台架上，定滑轮安装在滑轨上，滑轨小车在滑轨轨道内；角度传感器安装于起落架与机身的铰接点处，用于测量起落架收放角度来控制升降台的升降高度。载荷模拟装置包括两套加载机构，每一套加载机构由伺服电机、转盘、滚珠丝杠、直线导轨、钢丝绳、质量块、角度传感器及相关夹具组成；伺服电机、滚珠丝杠、直线导轨安装于转盘上，伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器连接；滚珠丝杠螺母与直线导轨滑块通过夹具固定；质量块通过夹具安装在直线导轨滑块上；角度传感器安装在转盘中心位置，用于测量重物旋转角度来调整重物与圆心距离以满足气动载荷要求；通过质量块在转盘上的径向滑动改变转盘重心位置，从而产生偏心转矩，通过控制器闭环控制精确模拟气动载荷大小；钢丝绳的一端连接在转盘上；钢丝绳的另一端绕过起落架加载滑轮固定在滑轨小车上，试验时起落架所受的气动载荷由该装置提供。
根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：
1．试验采用了两套加载机构分别独立地对称安装于起落架两侧，保证了试验中钢丝绳的拉力不会对起落架产生扭矩的影响；
2．钢丝绳的数量从12条减少至2条，钢丝绳拉扯线路简单明了，减少了试验过程中相互干涉的可能。
3. 试验采用伺服电机控制载荷的大小，相较于传统采用凸轮质量块实验方案，响应速度快，载荷精度高。
4. 试验自动化程度高，所有动作均有电脑自动控制，试验中无需人工操作，减少了人工成本及试验误操作的可能性。
5. 该装置适用范围广，对于不同形式的起落架，不同载荷的模拟只需对控制软件中的参数进行修改，无需重新加工任何零部件，从长远看，相比一次性试验更具有意义。
附图说明
图1是收放试验整体安装示意图。
图2是收放试验加载机构示意图。
图3是收放试验加载装置示意图。
图4是收放试验滑轨装置示意图。
图5是收放试验滑轨小车示意图。
图中标号名称：1、 试验台架，2、起落架，3、撑杆作动筒，4、加载滑轮，5、支撑架，6、质量块，7、直线导轨，8、滚珠丝杠，9、伺服电机，10、转盘，11、钢丝绳，12、定滑轮，13、滑轨小车，14、滑轨。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
如附图1~5所示，本发明所述的装置包括载荷跟随装置与载荷模拟装置，载荷跟随装置控制起落架收放过程中的气动载荷方向，载荷模拟装置控制起落架收放过程中气动载荷大小。
所述载荷跟随装置由滑轨、滑轨小车、定滑轮、角度传感器及相关夹具组成，滑轨安装在台架上，定滑轮安装在滑轨上，滑轨小车在滑轨轨道内；角度传感器安装于起落架与机身的铰接点处，用于测量起落架收放角度来控制升降台的升降高度。载荷模拟装置包括两套加载机构，每一套加载机构由伺服电机、转盘、滚珠丝杠、直线导轨、钢丝绳、质量块、角度传感器及相关夹具组成；伺服电机、滚珠丝杠安装于转盘上，直线导轨沿转盘径向安装；伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器连接；滚珠丝杠螺母与直线导轨滑块通过夹具固定；质量块通过夹具安装在直线导轨滑块上；角度传感器安装在转盘中心位置，用于测量质量块跟随转盘旋转角度来调整直线导轨滑动距离以满足气动载荷要求；钢丝绳的一端连接在转盘上；钢丝绳的另一端绕过起落架加载滑轮固定在滑轨小车上，试验时起落架所受的气动载荷由该装置提供。
试验开始前，起落架2处于放下状态，将转盘旋转调至直线导轨处于水平状态。当试验开始时，起落架液压系统提供高压油，推动撑杆作动筒3往外伸，起落架2便沿着与机身的铰接点旋转逐渐往上收起。在此过程中，滑轨小车13跟随起落架2的旋转沿滑轨14被拉着往上运动，保证了收起过程中载荷的水平跟随；同时，通过钢丝绳11带动圆盘转动，转盘10的旋转使得质量块6所产生的转矩发生变化，从而使得转盘10所提供转矩发生变化；通过伺服电机9由联轴器带动滚珠丝杆8一起转动，滚珠丝杠8螺母推动直线导轨7滑块在转盘10径向运动，伺服控制器通过转盘角度传感器来控制质量块6有效偏心距来控制转盘扭矩的大小，从而改变转盘连接钢丝绳的载荷大小；钢丝绳11的一端连接在起落架2上，另一端连接在转盘上；转盘10拉动钢丝绳对起落架进行载荷模拟以阻止起落架2的收起运动。起落架2收起至额定角度时碰到上位锁并上锁，此时收起过程完成。
起落架放下过程与收起过程相反，直到起落架2完全放下并顺利上锁，一个收放过程结束。
Claims (5)
1.一种用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置,其特征在于: 包括试验台架（1）、起落架（2）、起落架撑杆作动筒（3）、以及载荷加载装置，所述的载荷加载装置包括滑轨（14）、加载滑轮（4）、滑轨小车（13）、加载绳（11）以及转盘（10），所述的转盘（10）设置在支撑架（5）上；所述的滑轨（14）固定在所述的试验台架（1）上，所述的滑轨小车（13）设置在滑轨（14）上，所述的起落架（2）上端铰接在所述的试验台架（1）上，所述的起落架撑杆作动筒（3）设置在试验台架（1）上且 其输出端连接在起落架（2）的中部，在起落架（2）的下端设置所述的加载滑轮（4）；在所述的转盘（10）的径向上设置有丝杠（8）以及直线导轨（7），所述的丝杠与一伺服电机（9）连接，在所述的直线导轨（7）上设置有一质量块（6），该质量块（6）的上端与所述的丝杠（8）螺母连接；所述的加载绳（11）的一端固定在所述的转盘（10）上，加载绳（11）的另一端绕过所述的加载滑轮（4）固定在所述的滑轨小车（13）上。
2.根据权利要求1所述的用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置，其特征在于:所述的滑轨的形状与所述的起落架（2）的收放轨迹相一致。
3.根据权利要求1所述的用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置，其特征在于：所述的加载装置为两个且对称设置在起落架两侧。
4.根据权利要求1所述的用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置，其特征在于：在所述的滑轨下端还设置有一定滑轮，所述的加载绳从转盘起并依次绕过所述的定滑轮、滑轨小车、加载滑轮止于滑轨小车。
5.根据权利要求1所述的用于飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置，其特征在于：所述的质量块（6）与直线导轨（7）之间设置轴承。
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