CN102530265B - 一种飞机舱门锁可靠性试验装置 - Google Patents

Abstract

一种飞机舱门锁可靠性试验装置，舱门纵梁的一端均固定在舱门横梁的一侧表面上，舱门纵梁的另一端有舱门转轴的安装孔，舱门转轴穿过该舱门转轴安装孔两端并分别装入模拟舱门底座上的舱门转轴孔内。锁环耳片位于舱门横梁的中部。锁环与锁环耳片连接。所述载荷加载机构中的弹簧一端挂在舱门横梁上的弹簧安装孔内，另一端挂在加载横梁上的弹簧安装孔内。所述加载横梁通过载荷加载螺栓固定在位于夹具底框上。本发明通过模拟舱门来代替实际的舱门，并将受到的气动力载荷传递到舱门锁上，对舱门锁进行多种故障模拟试验。本发明体积小，结构简单，加工要求低，能够配合综合环境试验箱间隙舱门锁的高低温、盐雾、振动、砂尘实验。

Description

一种飞机舱门锁可靠性试验装置

技术领域

本发明涉及一种飞机结构设计领域，具体是一种飞机舱门锁的可靠性试验装置。

背景技术

某型飞机的起落架舱门锁系统由舱门作动器、舱门、锁环以及舱门锁等部分构成。舱门作动器操纵舱门的收放，舱门锁安装在机身上，锁环安装在舱门上。舱门锁为液压驱动的主动锁，是舱门锁系统的关键部件之一。飞机起飞时，舱门作动器收起舱门后，舱门锁液压机构操纵锁钩关闭，锁钩钩住锁环并将舱门锁紧；在飞机飞行过程中舱门锁始终保持在锁紧状态；飞机降落时，舱门锁液压机构操纵锁钩打开，锁钩释放锁环并将舱门解锁，然后由舱门作动器放下舱门。在上述舱门锁工作过程中，舱门锁应能正常关闭、保持在正常锁紧状态或正常打开，否则会引起飞机任务失败，并影响飞机飞行安全。尤其在飞机降落阶段，如果舱门锁不能正常打开，会导致起落架不能正常放下，极有可能造成飞机坠毁等严重事故。

舱门锁的可靠性是直接关系到飞行安全，但目前对机械产品可靠性分析和评估的理论研究还不成熟，不能达到完全取代实物试验的水平，所以为了评估舱门锁设计方案的可靠性指标，暴露舱门锁的主要失效模式和薄弱环节，获得影响舱门锁失效的重要环境因素，并获得提高舱门锁可靠性水平的改进措施，实现舱门锁的可靠性增长，必须对舱门锁进行可靠性试验。

目前在飞机研制过程中，将部分飞机子系统安装在飞机上，随飞机的试飞工作进行产品的可靠性试验。但若将舱门锁安装在飞机上进行试验，这种试验方法存在下列问题：一、舱门锁一个典型的工作周期包括闭锁、保持在锁紧状态一定时间和开锁，而一般飞机每个起落仅包含一个舱门锁工作周期，这样一来导致对舱门锁进行全寿命周期试验所耗费的时间极长；二、飞机飞行成本高昂，导致试验成本不可接受；三、试验本身出现故障的风险较大，一旦出现舱门锁不能正常打开的故障，极有可能造成飞机坠毁的严重事故；四、舱门锁实际工作的环境条件复杂且无法预料，而飞机在飞行试验中面临的环境条件同样无法预料和控制，导致舱门锁的可靠性试验不能覆盖所有可能遇到的环境条件；五、由于飞行试验中舱门锁的工作条件不能控制，导致不能进行故障模式激发试验；六、对舱门锁的工作状态难以进行实时监测。

在地面对舱门锁进行可靠性试验是解决飞行试验问题的有效办法，但目前对舱门锁之类的机械产品的可靠性试验方法还不成熟，且试验中往往只考虑单环境因素对产品可靠性的影响。但舱门锁的实际工作环境条件复杂，且各个环境因素之间存在偶合作用，导致舱门锁在各个单环境条件下性能和可靠性退化的简单叠加与其在综合环境条件下的性能和可靠性演化规律截然不同。若在试验中只考虑单环境因素对舱门锁可靠性的影响，则所由于考虑的因素不够全面，模拟的环境条件不够真实，会导致实验得出的舱门锁的可靠性演化规律和使用寿命与实际情况偏差较大。因此需要一种能对舱门锁加载综合环境因素的可靠性试验装置。

发明内容

为克服现有技术中存在的实验结果与实际情况偏差较大的不足，本发明提出了一种飞机舱门锁可靠性试验装置。

本发明包括夹具、载荷加载机构、模拟舱门、限位横梁、和锁支架。所述锁支架固定在夹具的上表面，舱门锁安装在锁支架上。所述模拟舱门包括舱门横梁、2个舱门纵梁、舱门转轴、模拟舱门底座、锁环耳片和锁环，所述载荷加载机构包括弹簧、加载横梁、载荷加载螺栓和载荷加载螺母。在该舱门横梁上均布有三个弹簧的安装孔。2个舱门纵梁的一端均固定在舱门横梁的一侧表面上。2个舱门纵梁长度方向的中心线垂直于舱门横梁的表面并分别位于舱门横梁上相邻的2个贯通孔之间。2个舱门纵梁的另一端有舱门转轴的安装孔，舱门转轴穿过该舱门转轴安装孔，两端分别装入模拟舱门底座上的舱门转轴孔内。锁环耳片位于舱门横梁的中部。锁环与锁环耳片连接。所述载荷加载机构中的弹簧一端挂在舱门横梁上的弹簧安装孔内，另一端挂在加载横梁上的弹簧安装孔内。所述加载横梁通过载荷加载螺栓固定在位于夹具底框上。

所述的模拟舱门底座上有安装孔，在模拟舱门底座底板的中部有模拟舱门转轴的安装孔，安装孔内表面进行精加工。

锁支架包括水平支板、垂直支板和两侧的顶板。所述垂直支板为“凸”字形，所凸出部分上有舱门锁的安装孔，安装孔的位置与舱门锁上螺栓孔的位置相对应。在水平支板的上表面有支撑板，该支撑板的一个边与水平支板的上表面固定，另一个边与垂直支板凸出部分的表面固定连接。锁支架两侧的顶板分别固定在水平支板与垂直支板两端，并位于水平支板与垂直支板之间的夹角内。锁支架两侧顶板的外表面之间的距离与夹具两侧壁板内表面之间的距离相同。

所述的夹具包括两侧的壁板、加强板和多个横向加强件。两侧壁板底部的底框沿壁板向外水平延伸，用于安装载荷加载机构，所述底框向外水平延伸部分的上表面有载荷加载螺栓的安装孔和与载荷加载螺栓的端头相配合的长方形凹台阶。

本发明以模拟舱门来代替飞机的真实舱门，模拟舱门能够绕其旋转轴线转动，舱门旋转轴线与锁钩旋转轴线向垂直。模拟舱门分别通过转动副与两个舱门底座连接，舱门底座分别通过螺栓连接等方式与夹具连接。锁环安装在模拟舱门上，安装方式及其与锁的相对位置与实际安装情况一致。

本发明在舱门下面安装一个限位横梁，限制舱门在上锁前的位置。限位横梁的两端各搭接在限位横梁底座上，限位横梁底座通过螺栓等方式固结在夹具上。在上锁前，模拟舱门在重力和弹簧拉力的作用下会搭接在限位横梁上，此位置即为舱门收上位置。试验中需要研究舱门不同收上位置对舱门锁上锁可靠性的影响，在限位横梁与限位横梁底座之间安装调整垫片，通过调整垫片的数量来调整限位横梁的位置。在舱门锁上锁过程中，锁钩钩住锁环后，要将锁环向上拉一段距离。由于限位横梁安装在模拟舱门的下面，模拟舱门能够向上自由转动，所以在舱门上锁过程中模拟舱门会向上转动一段距离。上锁后，模拟舱门与限位横梁脱离接触，所有舱门载荷由锁来承担，限位横梁应有足够的强度和刚度承受舱门的载荷。

本发明采用弹簧拉力来模拟舱门所受的气动力。加载横梁两端分别通过一个载荷加载螺栓连接到夹具上，并通过螺栓上的螺母调节加载横梁的上下位置。横梁上的螺栓孔稍微大于螺栓直径，以免两个螺栓调节不同步时横梁被卡住。当加载横梁向下移动时，弹簧将被拉长且拉力增加。在锁打开状态，所有弹簧拉力由限位横梁承担；在锁关闭状态，弹簧拉力通过模拟舱门和锁环传递到锁钩上并由锁承担。

本发明所采取的技术方案使模拟飞机舱门受到的气动力载荷，并通过模拟舱门和锁环将该气动力载荷传递到舱门锁上。通过模拟舱门来代替实际的舱门，且锁环与模拟舱门连接方式与实际情况相同，所以舱门锁与锁钩的相对运动关系与实际情况较为接近。本发明利用弹簧力来模拟舱门受到的气动力，并通过载荷加载机构调整弹簧力的大小，所以在可靠性试验过程中模拟舱门及舱门锁所受到的气动力载荷能够根据需要自由调整。夹具的各部分固结到一起，刚度大，共振频率高，对舱门锁进行振动试验时其传递振动效果好。由于本发明体积小，能够放进体积有限的综合环境试验箱中，所以在可靠性试验过程中能够利用综合环境试验箱对舱门锁加载高低温、盐雾、振动、砂尘等多种应力。利用本发明和综合环境试验箱进行可靠性试验时，能够将液压管路连接到舱门锁上，并对舱门锁加载液压载荷。由此，在可靠性试验过程中，通过本发明和其他试验设备的配合使用，为舱门锁模拟的环境条件较为真实。由于在地面利用试验装置和设备对舱门锁进行可靠性试验，舱门锁在可靠性试验过程中所受的环境条件容易控制，且与飞行试验相比试验成本低。本发明能够通过调整垫片的数量来调整模拟舱门的自由位置，由此来模拟实际情况中舱门收不到设计位置的故障情况，以研究舱门收上位置对舱门锁可靠性的影响；本发明通过调整液压源的输出压力来模拟实际情况中液压系统压力不正常的情况，以研究液压压力对舱门锁可靠性的影响；本发明能够通过调整锁支架上与舱门锁连接的螺栓孔的位置来模拟实际情况中舱门锁的安装误差，以研究舱门锁安装误差对舱门锁可靠性的影响。由此，本发明能够对舱门锁进行多种故障模拟试验，试验装置具有较强的通用性。本发明体积小，耗费的材料少，结构简单，加工要求低，所以本发明加工成本低，试验成本低。

附图说明

附图1是本发明的立体分解图；

附图2是本发明的结构示意图；

附图3是锁支架的立体图；

附图4是夹具的结构示意图；

附图5是模拟舱门的结构示意图；

附图6a是模拟舱门底座的结构示意图；

附图6b是模拟舱门底座的轴测示意图；

附图7是模拟舱门与锁环连接方式示意图；

附图8是模拟舱门与模拟舱门底座和锁环的装配关系示意图；

附图9a是限位横梁底座的结构示意图；

附图9b是限位横梁底座的轴测示意图；

附图10是限位横梁、调整垫片和限位横梁底座的装配关系示意图；

附图11是模拟舱门与限位横梁的相对位置关系示意图；

附图12是载荷加载螺栓；

附图13是载荷加载螺栓与夹具的连接方式示意图；图中：

1.锁支架 2.横向加强件 3.壁板 4.模拟舱门底座 5.模拟舱门转轴

6.锁环 7.模拟舱门纵梁 8.锁环耳片 9.模拟舱门横梁 10.加强板

11.载荷加载螺母 12.载荷加载螺栓 13.加载横梁 14.弹簧 15.限位横梁底座

16.调整垫片 17.限位横梁 18.舱门锁锁钩 19.舱门锁

具体实施方式

本实施例是一种飞机舱门锁综合环境试验装置，包括夹具、载荷加载机构、模拟舱门、限位横梁、和锁支架1。所述锁支架1固定在夹具的上表面，舱门锁19安装在锁支架1上。

模拟舱门包括舱门横梁9、2个舱门纵梁7、舱门转轴5、模拟舱门底座4、锁环耳片8和锁环6。舱门横梁9为矩形块，在该舱门横梁9上均布有三个弹簧14的安装孔。2个舱门纵梁7的一端固定在舱门横梁9的一侧表面上；2个舱门纵梁7长度方向的中心线垂直于舱门横梁9的表面并分别位于舱门横梁9上相邻的2个贯通孔之间。2个舱门纵梁7的另一端有舱门转轴的安装孔，舱门转轴5穿过该舱门转轴安装孔，两端分别装入模拟舱门底座4上的舱门转轴孔内；舱门转轴5与舱门纵梁7上的舱门转轴安装孔之间转动配合。锁环耳片8位于舱门横梁9的中部，位于2个舱门纵梁7之间。锁环6采用现有技术，为双“U”形结构，即锁环6由2个倒置并且相互平行的“U”形耳片组成，在所述2个倒置“U”形耳片的顶部均有安装舱门锁锁钩挂轴的贯通孔，并且2个贯通孔同心。所述2个倒置“U”形耳片下端的侧面相互连接为整体，在2个倒置“U”形耳片下端侧面的连接板上均有螺栓孔，通过螺栓将锁环6与锁环耳片8连接。所述载荷加载机构中的弹簧14一端挂在舱门横梁9上的弹簧安装孔内，另一端挂在加载横梁13上的弹簧安装孔内；所述加载横梁13通过载荷加载螺栓12固定在位于夹具底框上。

在图5中，模拟舱门包括模拟舱门横梁9、2个模拟舱门纵梁7、模拟舱门转轴5、2个模拟舱门底座4、锁环耳片8和锁环6。模拟舱门纵梁7为一段方钢管，一端有模拟舱门转轴5的安装孔。模拟舱门横梁9为矩形钢板，在该模拟舱门横梁9上均布有三个弹簧14的安装孔。模拟舱门转轴5无缝钢管型材加工而成，该模拟舱门转轴的两端有与模拟舱门底座连接的凹台阶，凹台阶的外表面分别进行精加工，以提高凹台阶外表面的光洁度。锁环耳片8为机加件，其外形尺寸参数根据锁环在飞机上的实际安装情况来确定。两个模拟舱门纵梁7并列排在一起，锁环耳片8位于模拟舱门横梁9的中部，位于模拟舱门纵梁7之间。模拟舱门转轴5穿过两个模拟舱门纵梁7的安装孔并与其固定在一起。模拟舱门左右对称。

在图6中，所述的模拟舱门底座4为梯形块状。在模拟舱门底座4底板的两端有安装孔，在模拟舱门底座底板的中部有模拟舱门转轴5的安装孔，安装孔内表面进行精加工。

在图7和图8中，锁环6为双“U”形结构，即锁环6由2个倒置并且相互平行的“U”形耳片组成，为机加件，在所述2个倒置“U”形耳片的顶部安装有销子和套筒。所述2个倒置“U”形耳片下端的侧面相互连接为整体，在2个倒置“U”形耳片下端侧面的连接板上均有螺栓孔，通过螺栓将锁环6与锁环耳片8连接。锁环6的外形尺寸参数根据飞机上安装的的实物来确定。

在图8中，模拟舱门转轴5两端的凹台阶分别插入到模拟舱门底座4上的模拟舱门转轴安装孔内，并与之形成转动副。锁环6通过螺栓与锁环耳片连接到一起，二者的连接方式与飞机上的实际连接方式相同。

载荷加载机构包括弹簧14、加载横梁13、载荷加载螺栓12和载荷加载螺母11。加载横梁13为杆件，在该加载横梁13的两端有竖直方向的螺栓孔，用于安装载荷加载螺栓12，直径稍大于载荷加载螺栓12的直径；该加载横梁13的中间部分上均布有三个水平方向的弹簧14的安装孔。在图12中，载荷加载螺栓的端头为长方体形状。

在图3中，锁支架1包括水平支板、垂直支板和两侧的顶板。所述垂直支板为“凸”字形，所凸出部分上有舱门锁的安装孔，用于固定安装舱门锁19，安装孔的位置与舱门锁19上螺栓孔的位置相对应。在水平支板的上表面有支撑板，该支撑板的一个边与水平支板的上表面固定，另一个边与垂直支板凸出部分的表面固定连接，通过该支撑板将水平支板与垂直支板固定连接；水平支板与垂直支板之间的夹角为直角。锁支架1两侧的顶板分别固定在水平支板与垂直支板两端，并位于水平支板与垂直支板之间的夹角内；锁支架1两侧顶板的外表面之间的距离与夹具两侧壁板3内表面之间的距离相同。

在图4中，夹具采用铝合金制成，包括两侧的壁板3、加强板10和多个横向加强件2。两侧壁板3用铝合金板整体切割而成，在两侧壁板3上均对称的开有两层方形通孔；两层方形通孔之间形成的横梁起加强作用，并在两侧壁板3的底部形成了底框。在底框上表面分别开有3个竖直方向的螺栓孔，用于将夹具安装到振动台上。两侧壁板3底部的底框沿壁板3向外水平延伸，用于安装载荷加载机构，所述底框向外水平延伸部分的上表面有载荷加载螺栓12的安装孔和与载荷加载螺栓12的端头相配合的长方形凹台阶。两侧壁板3的中部和上部还分布有多个水平方向的螺栓孔，分别用来安装模拟舱门底座4、限位横梁底座15和锁支架1。横向加强件2为机加件，由与壁板3同样厚度的铝合金板加工而成，其横截面形状为“U”形。加强板10同样由铝合金加工而成。夹具的两侧壁板3之间通过横向加强件2固连，形成了框形的夹具。夹具两侧固接有加强板10。

在图1和图9中，限位横梁17为机加件，其中间厚度最厚，并向两端逐渐减小。其上侧的棱边倒圆角。限位横梁底座15为机加件，其中间有一个凹槽，用以搭接限位横梁18，并在凹槽底部有一个螺栓孔，用以通过螺栓连接限位横梁17、调整垫片16和限位横梁底座15。在其底面有两个螺栓孔，用以将其固定到夹具上。调整垫片16为矩形的薄片状结构，中间有螺栓孔。

在图10和图11中，限位横梁17的两端搭接在限位横梁底座15的凹槽中，二者之间垫有调整垫片16，并通过螺栓将限位横梁17、调整垫片16和限位横梁底座15连接在一起。模拟舱门纵梁7搭接到限位横梁17上，并其对有向下的载荷。

在图2中，装配时，将2个限位横梁底座15固定在夹具两侧的壁板3之间，并将调整垫片16和限位横梁17的两端分别装入所述限位横梁底座15的凹槽内，并用螺栓将三者固接；模拟舱门的模拟舱门转轴5两端的凹台阶分别安装入模拟舱门底座4的模拟舱门转轴安装孔内，然后将2个模拟舱门底座4固定在夹具两侧的壁板3之间；所述限位横梁底座15和模拟舱门底座4分别位于夹具两侧壁板3的前立框和后立框上。安装后的模拟舱门为水平状态，且模拟舱门纵梁7搭接在舱门限位横梁16上面。锁支架1水平支板的下表面安装在夹具上表面，并使锁支架1的垂直支板和两侧的顶板与夹具两侧壁板贴合。舱门锁固定在锁支架1的垂直支板外表面，并使舱门锁锁钩18能与位于模拟舱门上锁环6的锁钩挂轴配合。在图13中，将两个载荷加载螺栓12分别从下面装入夹具的两个壁板3下面向外水平延伸部分的加载螺栓安装孔，且载荷加载螺栓12的端头与壁板3下面的凹台阶配合。在图2中，将加载横梁13两端的螺栓孔分别套到载荷加载螺栓12上，然后在载荷加载螺栓12上分别拧上载荷加载螺母11。载荷加载机构中有3个弹簧14，各个弹簧14的下端分别安装在加载横梁13上的各个弹簧安装孔内，各个弹簧14的上端分别安装在模拟舱门的模拟舱门横梁9上的各个弹簧安装孔内。

使用时，将舱门锁19安装到试验装置的锁支架1上；然后将整个试验装置放入综合环境试验箱中，并通过壁板3下部竖直方向的螺栓孔将试验装置安装到综合环境试验箱的振动台扩展台面上；最后将舱门锁接上液压管。进行试验时，将载荷加载螺母11向下拧，螺母11带动加载横梁13向下移动，并将弹簧拉长，从而实现将弹簧载荷加载到模拟舱门上，由此来模拟飞机实际飞行中舱门所受的气动力载荷。通过控制调整垫片16的数量来控制模拟舱门的自由位置，从而模拟舱门的不同收上位置。

Claims (4)

1.一种飞机舱门锁可靠性试验装置，其特征在于，包括夹具、载荷加载机构、模拟舱门、限位横梁、和锁支架；所述锁支架固定在夹具的上表面，舱门锁安装在锁支架上；所述模拟舱门包括舱门横梁、2个舱门纵梁、舱门转轴、模拟舱门底座、锁环耳片和锁环，所述载荷加载机构包括弹簧、加载横梁、载荷加载螺栓和载荷加载螺母；在该舱门横梁上均布有三个弹簧的安装孔；2个舱门纵梁的一端均固定在舱门横梁的一侧表面上；2个舱门纵梁长度方向的中心线垂直于舱门横梁的表面并分别位于舱门横梁上相邻的2个贯通孔之间；2个舱门纵梁的另一端有舱门转轴的安装孔，舱门转轴穿过该舱门转轴安装孔，两端分别装入模拟舱门底座上的舱门转轴孔内；锁环耳片位于舱门横梁的中部；锁环与锁环耳片连接；所述载荷加载机构中的弹簧一端挂在舱门横梁上的弹簧安装孔内，另一端挂在加载横梁上的弹簧安装孔内；所述加载横梁通过载荷加载螺栓固定在位于夹具底框上。

2.如权利要求1所述一种飞机舱门锁可靠性试验装置，其特征在于，所述的模拟舱门底座上有安装孔，在模拟舱门底座底板的中部有模拟舱门转轴的安装孔，安装孔内表面进行精加工。

3.如权利要求1所述一种飞机舱门锁可靠性试验装置，其特征在于，锁支架包括水平支板、垂直支板和两侧的顶板；所述垂直支板为“凸”字形，所凸出部分上有舱门锁的安装孔，安装孔的位置与舱门锁上螺栓孔的位置相对应；在水平支板的上表面有支撑板，该支撑板的一个边与水平支板的上表面固定，另一个边与垂直支板凸出部分的表面固定连接；锁支架两侧的顶板分别固定在水平支板与垂直支板两端，并位于水平支板与垂直支板之间的夹角内；锁支架两侧顶板的外表面之间的距离与夹具两侧壁板内表面之间的距离相同。

4.如权利要求1所述一种飞机舱门锁可靠性试验装置，其特征在于，夹具包括两侧的壁板、加强板和多个横向加强件；两侧壁板底部的底框沿壁板向外水平延伸，用于安装载荷加载机构，所述底框向外水平延伸部分的上表面有载荷加载螺栓的安装孔和与载荷加载螺栓的端头相配合的长方形凹台阶。 

Images