CN105136420A - 模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置及试验方法，属于一种试验装置及试验方法，特别涉及适用于舰载飞机拦阻钩撞击甲板的动态响应载荷测试及起落架落震试验的技术领域。它主要包括由台架（3），竖直导轨（2），提升电机（1）及吊篮（4）构成试验台架系统；还包括由起落架（5），测力平台（6）和地基（7）构成缓冲系统；由拦阻钩系统（L），碰撞台（P）构成碰撞试验系统。本发明可以同时实现对着舰过程中拦阻钩撞击甲板动态过程的模拟和起落架落震试验，简单方便地获取该过程中拦阻钩和起落架的动态响应载荷，避免舰上试验或陆基试验中获取该数据危险性高、难度大、费用昂贵等缺点，解决难以在实验室内获取拦阻钩撞击甲板的动态响应的问题。

Description

模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于一种试验装置及试验方法，特别涉及适用于舰载飞机拦阻钩撞击甲板的动态响应载荷测试及起落架落震试验的技术领域。

技术背景

拦阻钩是舰载飞机较之陆基飞机的一个显著区别，其主要作用是在飞机顺利进场后钩住航母拦阻索，将拦阻力传递到机身上，强制飞机减速。通常，舰载飞机着舰时拦阻钩最先与甲板碰撞，并在拦阻钩纵向阻尼器作用下发生有限高度的弹跳，同时，在飞机牵连运动下，钩头与稍高出甲板表面悬空横置的拦阻索啮合。

拦阻钩首次碰撞甲板后的反弹高度是拦阻钩能否成功挂住拦阻索进而成功着舰的关键之一，而这一高度和拦阻钩受到的甲板反力与拦阻钩纵向阻尼器提供的阻尼力是否匹配关系密切。甲板反力和阻尼力的一个集中反映是拦阻钩所受的载荷。

国外在拦阻钩载荷方面的研究已有几十年的历史，已很成熟。如美国在舰载飞机舰载适配性飞行试验中，进行了大量的拦阻钩载荷实测，形成了规范；而我国的舰载飞机正处于发展初期，还没进行条件进行大量的舰上实测试验，陆基飞行试验也存在危险性高、难度大、费用昂贵等问题。

起落架落震试验是舰载飞机起落架动强度验证的最重要和最直接的方法之一，也是规范规定的舰载飞机必须开展的验证试验。为了在解决着舰过程中拦阻钩碰撞甲板的载荷难以获取的问题的同时进行起落架落震试验，设计了一套模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置，拦阻钩自由落体以获得相应的下沉速度，碰撞盘高速旋转来模拟飞机的航向速度，吊篮下方安装起落架用来缓冲制动吊篮且可模拟着舰时拦阻钩受到飞机的牵连作用，同时通过旋转碰撞盘的底座来模拟航母运动。这样就可以在没有舰上试验和陆基试验的情况下获得拦阻钩撞击甲板的动态响应，在实验室中进行模拟撞击试验，解决了危险性高、难度大、费用昂贵的问题。并且还能同时进行起落架的落震试验，节约了试验时间和试验成本。

近年来我国进行了少量的陆基飞行试验以获得拦阻钩撞击甲板的动态响应，但这些试验都是针对某一特定机型及其对应的拦阻钩，数据十分有限，而且无法模拟航母运动。该试验装置实现最大限度的模拟舰载飞机着舰时的状态，满足不同舰载飞机以及不同拦阻钩的试验要求，在已公开的文献中还没有出现过类似的试验装置。

发明内容

本发明的目的：针对舰载飞机，舰上试验和陆基试验难度大的情况下，设计了模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置及试验方法，有效地解决了舰载飞机着舰过程中拦阻钩撞击甲板的动态响应难以获取的问题，同时还可以进行起落架落震试验。

一种模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置，其特征在于：由试验台架系统、缓冲系统、拦阻钩系统、碰撞台组成；其中试验台架系统包括台架、安装于台架的竖直导轨、安装于台架上部的提升电机、通过钢索安装于提升电机下端的吊篮,吊篮上安装有与所述竖直导轨配合的导向轮；其中拦阻钩系统包括夹具、水平转轴、阻尼器、拦阻钩；其中夹具竖直固定于所述吊篮侧面，水平转轴安装于夹具上，水平转轴上具有第一耳片和第二耳片；拦阻钩一端与第一耳片相连，另一端为自由端；阻尼器沿吊篮侧面竖直安装于夹具内，其第一端与第二耳片相连，第二端与夹具相连；拦阻钩钩臂与水平面具有一定的夹角，该角度大小与所模拟的舰载飞机着舰时拦阻钩的甲板角相对应；将拦阻钩钩臂在水平面的投影作为参考线；水平转轴与参考线垂直；阻尼器与水平转轴以及参考线均垂直；其中缓冲系统位于吊篮正下方，由起落架，测力平台和地基组成；起落架通过耳片和夹具固定在吊篮正下方，机轮前进方向与所述参考线一致；安装于地基表面的测力平台位于起落架机轮正下方；其中碰撞台包括可旋转地基、通过安装架安装于可旋转地基上的碰撞盘；碰撞盘与水平面平行，其安装位置使得拦阻钩钩头与碰撞盘的碰撞点位于碰撞盘的边缘，且该点的线速度方向沿所述参考线的方向；碰撞盘安装于轴上，轴与带转电机相连，带转电机位于碰撞盘的正下方并可旋转地基的内部；在可旋转地基的两个侧面分别安装有第一手柄和第二手柄。

试验方法包括以下过程：将安装有拦阻钩系统的吊篮提升到预定高度，吊篮在重力作用下沿竖直滑轨自由下滑，使拦阻钩钩头与碰撞盘接触来模拟舰载飞机着舰时拦阻钩与甲板的碰撞过程。其中吊篮在提升电机的作用下可以垂直向上运动；通过调整吊篮自由下滑前的投放高度，使得吊篮的下落速度在碰撞时刻达到舰载飞机的下沉速度；调整拦阻钩与碰撞盘的位置，使拦阻钩钩头与碰撞盘的接触点距碰撞盘轴线的距离达到预定值，且钩头先撞击碰撞盘，紧接着吊篮下方的起落架的机轮再撞击测力平台，这和舰载飞机着舰时的情况一致；通过带转电机带动碰撞盘高速旋转，设定碰撞盘的转速，使得拦阻钩钩头与碰撞盘的碰撞点处的线速度达到舰载飞机着舰时的航向速度；拦阻钩与碰撞盘碰撞后会反弹，与拦阻钩安装于同一水平转轴上的阻尼器会抑制其反弹。

本发明的有益效果：

(a)实现在实验室中模拟拦阻钩撞击甲板的试验，解决了舰载飞机着舰过程中拦阻钩撞击甲板的动态响应难以获取的问题；

(b)该试验装置实现舰上各种复杂环境的模拟，包括下沉速度、航向速度、飞机的牵连运动，获得和实际着舰时相一致的拦阻钩动响应数据；

(c)该试验装置适用于不同着舰速度的舰载飞机，同时也适用于不同形式的拦阻钩。

本发明的技术方案还包括以下试验方法：拦阻钩与碰撞盘碰撞的同时，起落架机轮撞击其下方的测力平台，用来测量飞机着舰时起落架承受的冲击载荷，在进行拦阻钩撞击甲板试验的同时进行起落架落震试验，节约了试验时间和试验成本；可旋转地基可以沿两个方向旋转，通过摇动第一手柄来改变碰撞盘的角度，模拟航母的纵摇角；通过摇动第二手柄来改变碰撞盘的角度，模拟航母的横摇角。这样可以实现对航母姿态角的模拟，使得试验环境更加接近真实环境。

附图说明

附图1模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置的结构示意图；

附图2模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置的左视图；

附图3碰撞台的结构示意图；

附图4拦阻钩系统的结构示意图；

附图5水平转轴的结构示意图；

附图6起落架落震试验系统的结构示意图；

附图7拦阻钩与碰撞盘撞击瞬间的左视图；

附图8拦阻钩与碰撞盘撞击瞬间的俯视图；

附图9调整碰撞盘“俯仰”角后的结构示意图；

附图10调整碰撞盘“滚转”角后的结构示意图；

图中标号名称：1、提升电机，2、竖直导轨，3、台架，4、吊篮，5、起落架，6、测力平台，7、地基，8、碰撞盘，9、轴，10、安装架，11、带转电机，12、可旋转地基，13、第一手柄，14、第二手柄，15、转轴，16、拦阻钩，17、夹具，18、阻尼器，19、第一耳片，20、第二耳片，L、拦阻钩系统，P、碰撞台。

具体实施方式：

模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置的结构如附图1、2、3、4、5、6所示。这里将说明该试验装置的实施方式。

模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置的实施方式是：

(a)、首先进行调参试验，确定吊篮4的投放高度，使拦阻钩16与碰撞盘8接触时拦阻钩16安装点的铅垂速度达到所需的下沉速度；调整吊篮4内配重的质量，使其和起落架5所承受的当量质量一致；调整拦阻钩16与碰撞盘8的位置，使拦阻钩16钩头与碰撞盘8的接触点距碰撞盘8轴线的距离达到预定值，且钩头先撞击碰撞盘8，随后起落架5再撞击测力平台6，这和舰载飞机着舰时的情况一致。

(b)、启动提升电机1将吊篮4提升到投放高度后锁定，用带转电机11驱动碰撞盘8达到一定的转速，使得碰撞盘8上预定碰撞区域的线速度达到舰载飞机着舰时的航向速度，脱开吊篮4上部的锁定机构，使其沿竖直导轨2自由下落，拦阻钩16与碰撞盘8发生碰撞弹跳，同时起落架5撞击测力平台6制动；采集所需的各种数据并进行数据处理。拦阻钩和碰撞盘撞击瞬间拦阻钩的状态如附图7、8所示。

(c)、启动提升电机1将吊篮4提升到投放高度后锁定，转动第一手柄13调整碰撞盘8的“俯仰”角，模拟所需的航母纵摇角。当碰撞盘8达到预定转速时，脱开吊篮4上部的锁定机构，拦阻钩16与碰撞盘8发生碰撞弹跳，采集所需的各种数据并进行数据处理。偏转后的碰撞盘如附图9所示。

(d)、启动提升电机1将吊篮4提升到投放高度后锁定，转动第二手柄14调整碰撞盘8的“滚转”角，模拟所需的航母横摇角。当碰撞盘8达到预定转速时，脱开吊篮4上部的锁定机构，拦阻钩16与碰撞盘8发生碰撞弹跳，采集所需的各种数据并进行数据处理。偏转后的碰撞盘如附图10所示。

Claims (4)

1.一种模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置，其特征在于：

由试验台架系统、缓冲系统、拦阻钩系统（L）、碰撞台（P）组成；

其中试验台架系统包括台架（3）、安装于台架的竖直导轨（2）、安装于台架（3）上部的提升电机（1）、通过钢索安装于提升电机（1）下端的吊篮（4）,吊篮（4）上安装有与所述竖直导轨（2）配合的导向轮；

其中拦阻钩系统（L）包括夹具（17）、水平转轴（15）、阻尼器（18）、拦阻钩（16）；其中夹具（17）竖直固定于所述吊篮（4）侧面，水平转轴（15）安装于夹具（17）上，水平转轴（15）上具有第一耳片（19）和第二耳片（20）；拦阻钩（16）一端与第一耳片（19）相连，另一端为自由端；阻尼器（18）沿吊篮（4）侧面竖直安装于夹具（17）内，其第一端与第二耳片（20）相连，第二端与夹具（17）相连；拦阻钩（16）钩臂与水平面具有一定的夹角，该角度大小与所模拟的舰载飞机着舰时拦阻钩的甲板角相对应；将拦阻钩（16）钩臂在水平面的投影作为参考线；水平转轴（15）与参考线垂直；阻尼器（18）与水平转轴（15）以及参考线均垂直；

其中缓冲系统位于吊篮（4）正下方，由起落架（5），测力平台（6）和地基（7）组成；起落架（5）通过耳片和夹具固定在吊篮（4）正下方，机轮前进方向与所述参考线一致；安装于地基（7）表面的测力平台（6）位于起落架（5）机轮正下方；

其中碰撞台（P）包括可旋转地基（12）、通过安装架（10）安装于可旋转地基（12）上的碰撞盘（8）；碰撞盘（8）与水平面平行，其安装位置使得拦阻钩（16）钩头与碰撞盘（8）的碰撞点位于碰撞盘（8）的边缘，且该点的线速度方向沿所述参考线的方向；碰撞盘（8）安装于轴（9）上，轴（9）与带转电机（11）相连，带转电机（11）位于碰撞盘（8）的正下方并可旋转地基（12）的内部；在可旋转地基（12）的两个侧面分别安装有第一手柄（13）和第二手柄（14）。

2.利用权利要求1所述的模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置的试验方法，其特征在于包括以下过程：

将安装有拦阻钩系统（L）的吊篮（4）提升到预定高度，吊篮（4）在重力作用下沿竖直滑轨（2）自由下滑，使拦阻钩（16）钩头与碰撞盘（8）接触来模拟舰载飞机着舰时拦阻钩与甲板的碰撞过程；

其中吊篮（4）在提升电机（1）的作用下可以垂直向上运动；通过调整吊篮（4）自由下滑前的投放高度，使得吊篮（4）的下落速度在碰撞时刻达到舰载飞机的下沉速度；

调整拦阻钩（16）与碰撞盘（8）的位置，使拦阻钩（16）钩头与碰撞盘（8）的接触点距碰撞盘轴线的距离达到预定值，且钩头先撞击碰撞盘（8），紧接着吊篮（4）下方的起落架（5）的机轮再撞击测力平台（6），这和舰载飞机着舰时的情况一致；通过带转电机带动碰撞盘（8）高速旋转，设定碰撞盘（8）的转速，使得拦阻钩（16）钩头与碰撞盘（8）的碰撞点处的线速度达到舰载飞机着舰时的航向速度；

拦阻钩（16）与碰撞盘（8）碰撞后会反弹，与拦阻钩（16）安装于同一水平转轴（15）上的阻尼器（18）会抑制其反弹。

3.根据权利要求2所述的模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置的试验方法，其特征在于包括以下过程：拦阻钩（16）与碰撞盘（8）碰撞的同时，起落架（5）机轮撞击其下方的测力平台（6），用来测量飞机着舰时起落架（5）承受的冲击载荷，在进行拦阻钩撞击甲板试验的同时进行起落架落震试验。

4.根据权利要求2所述的模拟拦阻钩撞击甲板及起落架落震的综合试验装置的试验方法，其特征在于包括以下过程：

可旋转地基（12）可以沿两个方向旋转，通过摇动第一手柄（13）来改变碰撞盘（8）的角度，模拟航母的纵摇角；通过摇动第二手柄（14）来改变碰撞盘（8）的角度，模拟航母的横摇角。