CN105333848A - 一种飞机轮胎压缩量的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机轮胎压缩量的测量装置及测量方法。所述的飞机轮胎压缩量的测量装置包括固定支座、万向球铰、直线位移传感器和三轴向倾角传感器。直线位移传感器的两端各有一个万向球铰，三轴向倾角传感器粘贴在所述直线位移传感器套筒端的外圆周表面上，在带起落架机轮刹车试验时测量轮胎压缩量。本发明利用简单的测量装置及方法就能实现对轮胎压缩量的精确测量，克服了传统滑动摇臂测量法对装置安装的苛刻要求以及测量存在误差的缺点，并可实时测量，得到轮胎压缩量的实时动态响应曲线。测量得到的数据可对轮胎强度、寿命进行准确的评估，为研究性能更佳的航空机轮及轮胎提供可信的试验依据。

Description

一种飞机轮胎压缩量的测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于飞机刹车试验技术，具体涉及一种用于带起落架刹车动力试验中的飞机轮胎压缩量的测量装置。

背景技术

飞机轮胎压缩量是计算飞机滑跑性能、减速性能、滑跑距离、滑跑时间、吸收能量等的参数之一。

以往对飞机轮胎压缩量的测量一般都在机轮疲劳试验台上进行测量，而机轮疲劳试验台上用于安装机轮的加载头为刚性加载头，测量轮胎的压缩量时直接测量加载头的位移就能直接测量出轮胎的压缩量。而对于安装在起落架上的机轮，由于起落架有结构复杂的缓冲缸的存在，在加载载荷时，缓冲缸的压缩和轮胎的压缩位移复合，且起落架的形变会让轮轴的空间位置、轮轴的旋转角度发生变化，使得传统的测量方法只能得出粗略的轮胎压缩量数据。

对于轮胎压缩量的测量，常见的几种方法有油墨画针法、平行四边形机构法、滑动摇臂法、机械臂法、线位移传感器法、高速摄像法和激光位移传感器法。《测控技术》2013年第32卷第9期的《起落架落震试验轮胎压缩量技术概述》中介绍了在起落架落震试验中几种对轮胎压缩量测量的方法，其中滑动摇臂测量法与本发明有类似之处。此论文阐述的滑动摇臂测量法，是通过测量摇臂与测试平台间的角度时间历程曲线，再结合摇臂长度(定值)计算得到轮轴垂向位移时间历程。由于起落架在压缩过程中轮轴会产生航向位移，所以摇臂的底部装有与航向平行的滑轨，摇臂可以沿水平滑槽来回移动。而在现实试验中，随着飞机载荷的增加，起落架在压缩过程中导致轮轴的位移不仅仅是航向位移，还存在与航向水平垂直方向上的位移，这导致了的所述方法中角度测量的误差。并且，对于需水平安装且需平行于航向的滑轨，在带起落架飞机机轮刹车试验中，机轮压向的是用于模拟跑道的大惯量鼓轮表面的圆弧面，并没有可供安装水平滑槽的空间。

中国专利CN10212821落震试验轮胎压缩量和轮轴位移的图像测量方法阐述了一种用于测量起落架落震试验轮胎压缩量的方法：利用标定的高速摄像机对轮轴上标记点进行高速摄像，完成对标记点的运动过程数字图像的捕获，试验后建立坐标系将图像坐标换算成物理坐标，得到轮轴的物理坐标来换算出轮胎的压缩量。此方法克服了传统的滑动摇臂测量法有测量误差的弊端，但硬件成本高，实施困难，且不是实时测量，摄像时得到的图像数据量大，后期软件处理时算法复杂，工作量大。

随着飞机的发展，飞机的性能要求不断提高，飞机起飞与着陆时速度及重量逐渐增加，起飞与着陆过程中的安全问题日益突出，对轮胎的要求也提出了更高的要求，需精确测量，甚至提供轮胎压缩的动态变化曲线。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术不能适应带起落架飞机机轮刹车试验，或成本高、实施困难的缺点，本发明提出了一种飞机轮胎压缩量的测量装置及测量方法。

本发明提出的飞机轮胎压缩量的测量装置包括固定支座、万向球铰、直线位移传感器和三轴向倾角传感器。所述的直线位移传感器的两端各有一个万向球铰，其中位于所述直线位移传感器伸缩杆端的万向球铰的固定端通过固定支座安装在轮轴的端面上，位于所述直线位移传感器套筒端的万向球铰的固定端随起落架一起安装在加载平台的下表面上。所述的三轴向倾角传感器粘贴在所述直线位移传感器套筒端的外圆周表面上。

所述的三轴向倾角传感器通过卡具安装与直线位移传感器的套筒部分下表面。

所述的固定支座的边缘有贯通该固定支座上下表面的通孔，用于将该固定支座与轮轴的端面固连；在该固定支座的外表面有由于固定所述万向球铰的螺纹盲孔，通过螺栓将万向球铰安装在固定支座的外表面。安装后的万向球铰的球心须在轮轴轴线的延长线上。

本发明提出的利用所述装置测量飞机轮胎压缩量的具体过程是：

步骤1：试验时，加载平台带动整个起落架进行移动，使得机轮轮胎与鼓轮表面处于临界接触状态。记录此状态时油缸位置X₀、直线位置传感器长度L₀、直线位移传感器和重力方向的夹角α₀。以上参数记为轮轴初始状态位置。

步骤2：起落架进行加载载荷至额定试验载荷后，记录此状态下油缸位置X₁、直线位移传感器长度L₁、直线位移传感器和重力方向夹角α₁。

步骤3：计算轮胎压缩量。通过三角函数公式，由初始状态位置得知，H₀＝COSα₀*L_O，加载后位置得知H₁＝COSα₁*L₁。

起落架的压缩量△X即为油缸位移，△X＝X₀-X₁。

起落架缓冲支柱压缩量为△H＝H₀-H₁。

起落架压缩量为起落架缓冲支柱压缩量与轮胎压缩量的总和，△X＝△H+△R，因此轮胎压缩量为△R＝△X-△H，得出轮胎压缩量：

△R＝X₀-X₁-(cosα₀*L₀-cosα₁*L₁)

至此，完成了对某型飞机轮胎压缩量的测量。

本发明是在带起落架机轮刹车试验时测量轮胎压缩量。本发明利用简单的测量装置及方法就能实现对轮胎压缩量的精确测量，克服了传统滑动摇臂测量法对装置安装的苛刻要求以及测量存在误差的缺点，并可实时测量，得到轮胎压缩量的实时动态响应曲线。测量得到的数据可对轮胎强度、寿命进行准确的评估，为研究性能更佳的航空机轮及轮胎提供可信的试验依据。

附图说明

图1是本发明结构总图正视图。

图2是本发明的测试示意图。

附图代号说明：

1-起落架支柱；2-轮轴；3-机轮轮胎；4-鼓轮；5-加载平台；6-固定支座；7-万向球铰；8-直线位移传感器；9-三轴向倾角传感器。

具体实施方式

本实施例为某型飞机轮胎压缩量的测量装置。

所述的测量装置包括固定支座6、万向球铰7、直线位移传感器8和三轴向倾角传感器9。

所述的直线位移传感器8为刚性的LVDT直线位移传感器，在该直线位移传感器的两端各有一个万向球铰7，其中位于所述直线位移传感器伸缩杆端的万向球铰的固定端通过固定支座6安装在轮轴的端面上，位于所述直线位移传感器套筒端的万向球铰的固定端随起落架一起安装在加载平台5的下表面上。所述的三轴向倾角传感器9粘贴在所述直线位移传感器套筒端的外圆周表面上。

所述的万向球铰7、直线位移传感器8和三轴向倾角传感器9均采用现有技术。

所述的三轴向倾角传感器9通过卡具安装与直线位移传感器8的套筒部分下表面，可以测量直线位移传感器8在X、Y、Z三自由度方向的角度。

所述的固定支座6为圆盘状，在该固定支座的边缘有贯通该固定支座上下表面的通孔，用于将该固定支座与轮轴2的端面固连；在该固定支座的外表面有由于固定所述万向球铰的螺纹盲孔，通过螺栓将万向球铰安装在固定支座的外表面。安装后的万向球铰的球心须在轮轴轴线的延长线上。

使用所述测量装置测试某型飞机轮胎压缩量时，

起落架1安装在试验台的加载平台5上。所述起落架包括机轮轮胎3和轮轴2。

所述加载平台5通过液压系统带动起落架1向鼓轮4表面施加压力，模拟跑道与机轮之间的受力情况。测试中所述鼓轮4用于模拟跑道，起落架向该鼓轮表面施加压力等同于飞机载荷所施加在起落架上的载荷。

具体过程是：

步骤1：试验时，加载平台5带动整个起落架进行移动，使得机轮轮胎3与鼓轮4表面处于临界接触状态。记录此状态时油缸位置X₀、直线位置传感器长度L₀、直线位移传感器和重力方向的夹角α₀。以上参数记为轮轴初始状态位置。

步骤2：起落架进行加载载荷至额定试验载荷后，记录此状态下油缸位置X₁、直线位移传感器长度L₁、直线位移传感器和重力方向夹角α₁。

步骤3：计算轮胎压缩量。通过三角函数公式，由初始状态位置得知，H₀＝COSα₀*L_O，加载后位置得知H₁＝COSα₁*L₁。

起落架的压缩量△X即为油缸位移，△X＝X₀-X₁。

起落架缓冲支柱压缩量为△H＝H₀-H₁。

起落架压缩量为起落架缓冲支柱压缩量与轮胎压缩量的总和，△X＝△H+△R，因此轮胎压缩量为△R＝△X-△H，得出轮胎压缩量：

△R＝X₀-X₁-(cosα₀*L₀-cosα₁*L₁)

至此，完成了对某型飞机轮胎压缩量的测量。

Claims (4)

1.一种飞机轮胎压缩量的测量装置，其特征在于，包括固定支座、万向球铰、直线位移传感器和三轴向倾角传感器；所述的直线位移传感器的两端各有一个万向球铰，其中位于所述直线位移传感器伸缩杆端的万向球铰的固定端通过固定支座安装在轮轴的端面上，位于所述直线位移传感器套筒端的万向球铰的固定端随起落架一起安装在加载平台的下表面上；所述的三轴向倾角传感器粘贴在所述直线位移传感器套筒端的外圆周表面上。

2.如权利要求1所述飞机轮胎压缩量的测量装置，其特征在于，所述的三轴向倾角传感器通过卡具安装与直线位移传感器的套筒部分下表面。

3.如权利要求1所述飞机轮胎压缩量的测量装置，其特征在于，所述的固定支座的边缘有贯通该固定支座上下表面的通孔，用于将该固定支座与轮轴的端面固连；在该固定支座的外表面有由于固定所述万向球铰的螺纹盲孔，通过螺栓将万向球铰安装在固定支座的外表面；安装后的万向球铰的球心须在轮轴轴线的延长线上。

4.一种使用权利要求1所述装置测量飞机轮胎压缩量的方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1：试验时，加载平台带动整个起落架进行移动，使得机轮轮胎与鼓轮表面处于临界接触状态；记录此状态时油缸位置X₀、直线位置传感器长度L₀、直线位移传感器和重力方向的夹角α₀；以上参数记为轮轴初始状态位置；

步骤2：起落架进行加载载荷至额定试验载荷后，记录此状态下油缸位置X₁、直线位移传感器长度L₁、直线位移传感器和重力方向夹角α₁；

步骤3：计算轮胎压缩量；通过三角函数公式，由初始状态位置得知，H₀＝COSα₀*L_O，加载后位置得知H₁＝COSα₁*L₁；

起落架的压缩量△X即为油缸位移，△X＝X₀-X₁；

起落架缓冲支柱压缩量为△H＝H₀-H₁；

起落架压缩量为起落架缓冲支柱压缩量与轮胎压缩量的总和，△X＝△H+△R，因此轮胎压缩量为△R＝△X-△H，得出轮胎压缩量：

△R＝X₀-X₁-(cosα₀*L₀-cosα₁*L₁)

至此，完成了对某型飞机轮胎压缩量的测量。