CN103543007B - 一种飞机辅助动力装置进气风门加载方法及加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属航空技术领域，涉及飞机辅助动力装置进气风门加载方法及加载装置。本发明采用减速器和伺服电机加载的方法，输出的力矩可控，加在进气风门上的力可以无级、连续地变化；采用滑块在摇臂内滑动的方法，减速器和伺服电机输出的力矩可直接加载到进气风门上，减少了多余力，使加载到进气风门上载荷和实际载荷更加接近，保证了试验的准确性；通过计算，把进气风门的打开和关闭过程中，受到的气动载荷等效转化成模拟载荷，并通过杠杆原理在加载点上施加力载荷，从而在进气风门上实现模拟载荷的加载，这种方法简单可行，易实现；加载块通过橡胶板与进气风门表面胶接，橡胶板的减震和隔离作用减少了加载块加工误差对进气风门的额外损害。

Description

一种飞机辅助动力装置进气风门加载方法及加载装置
技术领域
本发明属航空技术领域，涉及飞机辅助动力装置进气风门加载方法及加载装置。
背景技术
飞机上的辅助动力装置（APU）进气风门在空中打开和关闭，均受到气动力的作用。在各种飞行工况下，APU进气风门受到不同的载荷工况，一种工作可靠的APU进气风门很重要，如何验证其工作可靠性，是一项非常重要的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效地验证飞机上的辅助动力装置（APU）进气风门在载荷工况下工作可靠性的加载方法及加载装置。
本发明的技术解决方案是，辅助动力装置进气风门加载方法是，（1）将进气风门均匀分为四等份，计算每一等份上的面载荷；
（2）分别将进气风门每一份上的面载荷等效为该面上的集中载荷，确定该面上的加载点位置；
（3）分别在四个加载点位置上，放置一个加载块，并将加载块通过橡胶板与进气风门表面胶接；
（4）将四个加载点的载荷通过杠杆原理，集中为一个载荷点，并引出载荷连接点；
（5）将引出的载荷连接点与拉压力传感器的一端连接，拉压力传感器的另一端连接一个连杆，连杆上安装一个滑块，滑块置于摇臂的滑槽中，摇臂的一端通过键固定在加载驱动装置的输出轴上，加载驱动装置固定在机架上；
（6）启动进气风门的驱动电机，进气风门绕风门转轴转动，同时，开启加载驱动装置带动摇臂转动，滑块在摇臂的滑槽中滑动，加载驱动装置输出的力矩通过摇臂加载在滑块上，加载力通过滑块、连杆、拉压力传感器加载到载荷引出点上，并分解到四个加载点位置上。
用于飞机辅助动力装置进气风门加载方法的加载装置包括计算机、加载块、滑块、摇臂、拉压力传感器、加载驱动装置。加载块分为四块，四块加载块分别固定在进气风门的四个载荷加载面的加载点上，两个加载块用一根连杆连接，连杆垂直于进气风门转轴，根据杠杆原理求出每根连杆上所连接的两个加载块的合力及位置点，两个连杆上的合力位置点用一个短连杆连接，短连杆的中心位置即为集中载荷的输入输出点，短连杆的中心位置上安装一个连接接头，连接接头与拉压力传感器的一端相接，拉压力传感器的另一端通过连杆安装一个滑块，摇臂的一端固定在加载驱动装置的输出轴上，摇臂上开有滑槽，滑块置于的滑槽中，加载驱动装置固定在机架上。
所述的加载驱动装置是减速器和伺服电机。
本发明具有的优点和有益效果：
1)采用减速器和伺服电机加载的方法，输出的力矩可控，加在进气风门上的力可以无级、连续地变化；
2)采用滑块在摇臂内滑动的方法，减速器和伺服电机输出的力矩可直接加载到进气风门上，减少了多余力，使加载到进气风门上载荷和实际载荷更加接近，保证了试验的准确性；
3）通过计算，把进气风门的打开和关闭过程中，受到的气动载荷等效转化成模拟载荷，并通过杠杆原理在加载点上施加力载荷，从而在进气风门上实现模拟载荷的加载，这种方法简单可行，易实现；
4）加载块通过橡胶板与进气风门表面胶接，橡胶板的减震和隔离作用减少了加载块加工误差对进气风门的额外损害。
附图说明
图1是本发明加载装置加载到进气风门的加载示意图；
图2是本发明加载时各运动部件运动轨迹示意图（进气风门关闭状态）。
图3是本发明加载时各运动部件运动轨迹示意图（进气风门半开状态）。
图4是本发明加载时各运动部件运动轨迹示意图（进气风门全开状态）。
具体实施方式
如附图1所示。用于飞机辅助动力装置进气风门加载方法的加载装置包括：
计算机、进气风门1及其风门框架、进气风门自身的驱动机构12、4个加载块2、2个连杆3、1个短连杆4、集中载荷的输入输出连接接头5、拉压力传感器6、连杆7、滑块8、摇臂9、加载驱动装置10、机架11、以及挡板13组成。
分别将进气风门每一份上的面载荷等效为该面上的集中载荷，确定该面上的加载点位置，分别在四个加载点位置上，放置一个加载块，并将加载块通过橡胶板与进气风门表面胶接。加载块2共为四块，四块加载块分别固定在进气风门的四个载荷加载面的加载点上，两个加载块用一根连杆3连接，连杆垂直于进气风门转轴，根据杠杆原理求出每根连杆上所连接的两个加载块的合力及位置点，两个连杆上的合力位置点用一个短连杆4连接，短连杆4的中心位置即为集中载荷的输入输出点，短连杆4的中心位置上安装一个连接接头5，与拉压力传感器6的一端相接，拉压力传感器的另一端通过连杆7安装一个滑块8，摇臂9的一端固定在加载驱动装置10的输出轴上，并用挡板13限制摇臂9在加载驱动装置10的输出轴上的轴向移动。摇臂9开有滑槽9-1，滑块8置于的滑槽9-1中，加载驱动装置10固定在机架上。风门框架、进气风门自身的驱动机构12固定在机架11上。
被试的进气风门1在自身驱动机构12的作用下，打开或关闭。在打开过程中，还是在关闭过程中，加载驱动装置（减速器和伺服电机）10均通过摇臂输出力矩作用在滑块8上，通过连杆7、拉压力传感器6、连接接头5、短连杆4、连杆3、加载块2，进而作用在进气风门的外表面上。
在进气风门的外表面上通过橡胶板、胶等和加载块2胶结，加载块在不移位的情况下可以承受压力。
被试的进气风门1打开和关闭的次数通过计算机记录，进气道风门1打开和关闭的角度通过进气风门自身驱动机构内的位移传感器来检测，并输入到计算机进行控制。
被试的进气风门1的加载总载荷通过拉压力传感器6来检测，通过计算可以得出4个加载点上的加载力。
如附图2、3、4所示。加载时各运动部件运动轨迹示意图。
其中包括：进气风门的转轴14、进气风门的简化模型15、滑块简化模型16、加载驱动装置（减速器和伺服电机）输出轴17、拉压力传感器的简化模型18、摇臂的简化模型19、加载块的位置20、加载块的高度位置21、连杆3的简化模型22以及连接接头5的位置23。
当进气风门的简化模型15绕进气风门的转轴14顺时针转动时，滑块简化模型16、拉压力传感器的简化模型18、加载块的位置20、加载块的高度位置21、连杆3的简化模型22以及连接接头5的位置23随之转动，进气风门从关闭状态逐渐打开直到完全打开（见图2→3→4），摇臂的简化模型19绕加载驱动装置（减速器和伺服电机）输出轴17顺时针转动，其转动速度受到进气风门的转轴14转动速度的制约，保证加载驱动装置（减速器和伺服电机）输出的力矩通过摇臂加载到滑块上。
当进气风门的简化模型15绕进气风门的转轴14逆时针转动时，滑块简化模型16、拉压力传感器的简化模型18、加载块的位置20、加载块的高度位置21、连杆3的简化模型22以及连接接头5的位置23随之转动，进气风门从打开状态逐渐关闭直到完全关闭（见图4→3→2）。摇臂的简化模型19绕加载驱动装置（减速器和伺服电机）输出轴17逆时针转动，其转动速度受到进气风门的转轴14转动速度的制约，保证加载驱动装置（减速器和伺服电机）输出的力矩通过摇臂加载到滑块上。
在整个运动过程中，滑块简化模型16始终在摇臂的简化模型19上移动。

Claims (3)

1.一种飞机辅助动力装置进气风门加载方法，其特征在于：(1)将进气风门均匀分为四等份，计算每一等份上的面载荷；
(2)分别将进气风门每一份上的面载荷等效为该面上的集中载荷，确定该面上的加载点位置；
(3)分别在四个加载点位置上，放置一个加载块，并将加载块通过橡胶板与进气风门表面胶接；
(4)将四个加载点的载荷通过杠杆原理，集中为一个载荷点，并引出载荷连接点；
(5)将引出的载荷连接点与拉压力传感器的一端连接，拉压力传感器的另一端连接一个连杆，连杆上安装一个滑块，滑块置于摇臂的滑槽中，摇臂的一端通过键固定在加载驱动装置的输出轴上，加载驱动装置固定在机架上；
(6)启动进气风门的驱动电机，进气风门绕风门转轴转动，同时，开启加载驱动装置带动摇臂转动，滑块在摇臂的滑槽中滑动，加载驱动装置输出的力矩通过摇臂加载在滑块上，加载力通过滑块、连杆、拉压力传感器加载到载荷引出点上，并分解到四个加载点位置上。
2.一种用于权利要求1所述飞机辅助动力装置进气风门加载方法的加载装置，其特征在于：加载装置包括计算机、加载块、滑块、摇臂、拉压力传感器、加载驱动装置，加载块分为四块，四块加载块分别固定在进气风门的四个载荷加载面的加载点上，两个加载块用一根连杆连接，连杆垂直于进气风门转轴，根据杠杆原理求出每根连杆上所连接的两个加载块的合力及位置点，两个连杆上的合力位置点用一个短连杆连接，短连杆的中心位置即为集中载荷的输入输出点，短连杆的中心位置上安装一个连接接头，连接接头与拉压力传感器的一端相接，拉压力传感器的另一端通过另外一根连杆安装一个滑块，摇臂的一端固定在加载驱动装置的输出轴上，摇臂上开有滑槽，滑块置于摇臂的滑槽中，加载驱动装置固定在机架上。
3.根据权利要求2所述的一种用于飞机辅助动力装置进气风门加载方法的加载装置，其特征在于：所述的加载驱动装置是减速器和伺服电机。
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