CN106428623B - 一种起落架变行程试验的载荷加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起落架变行程试验的载荷加载方法，属于起落架静力或疲劳试验领域。首先设定12个载荷加载端，其次，调整试验设备，给定或测量试验设备的几何参数作为初始工况，给定任一工况，并计算该工况与初始工况的几何参数差值，根据所述差值及该给定工况下的载荷值根据载荷平移法则计算附加矩，最后根据通过消除附加矩得到试验载荷值，并按所述试验载荷值在对应的工况下进行载荷加载，从而完成起落架变行程试验的载荷加载。通过该方法消除附加矩，能够真实反映起落架受载状态，试验简单易行，缩短了试验周期。

Description

一种起落架变行程试验的载荷加载方法

技术领域

本发明属于起落架静力或疲劳试验领域，具体涉及一种起落架变行程试验的载荷加载方法。

背景技术

当前起落架试验主要有两种加载方法：①固定行程试验方法。即在试验过程中,缓冲器的行程固定不变，该试验方式简单易行，它为起落架承载能力及疲劳定寿提供了一定的试验依据。但是,由于固定行程试验难以反映起落架真实受载情况，故试验结果呈现不真实状态。以疲劳试验为例：在起落架疲劳试验载荷谱确定之后，缓冲器压缩行程的变化量对疲劳试验寿命结果有重大影响。参考文献赵俊杰等《飞机起落架变行程疲劳试验技术发展综述》指出，着陆状态下曲线滑行情况，变行程时的危险剖面的疲劳寿命仅为固定行程的63％。因此，行程对疲劳试验寿命的影响是十分显著的。这也说明固定行程试验方法不能准确反映起落架真实受载情况。②台架式变行程试验方法。该方法更真实地模拟起落架的使用情况，反映载荷与缓冲器压缩行程的对应关系。但该方法实施过程复杂，试验成本大，周期长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种能真实反映起落架受载的试验加载方法，能为起落架承载能力及疲劳定寿提供了准确的试验依据。同时要求该方法简单易行，不至于过分增加试验成本和延长试验周期。

本发明的技术解决方案是在试验过程中不改变缓冲器压缩量，通过载荷平移法则，将不同位置载荷平移到某一固定位置，实现起落架变行程试验加载，具体方法如下：

S1、在所述假轮的轮轴两侧对称位置处分别设置有轮轴垂向、轮轴航向、轮胎接地点航向、轮胎接地点侧向四个方向的载荷加载点，其中，在轮轴两侧中的任一侧，垂向载荷加载点设置有相对于轮轴轴线对称的两个垂向加载端，同时，在轮轴两侧中的任一侧，轮胎接地点侧向载荷加载点设置有接近地面的第一侧向加载端以及远离地面的第二侧向加载端；

S2、将步骤S1中设定的起落架安装到承力墙上作为初始工况M0，缓冲器压缩量调到初始值s后固定，对应轮胎压缩量为δ，给定所述垂向加载端至所述轮轴轴线的距离c、轮轴两侧的两个第一侧向加载端之间的距离L以及所述第一侧向加载端与所述第二侧向加载端的距离R；

S3、给定任一工况M1下的需施加在所述起落架的垂向、轮轴航向、轮胎接地点航向、轮胎接地点侧向4个方向上的给定载荷值，以及缓冲器压缩量 S₁及轮胎压缩量δ₁；

S4、计算由初始工况M0过渡至工况M1下的所述假轮的空间位置关系变化量，并根据所述变化量及工况M1下的各给定载荷值根据载荷平移法则计算附加矩；

S5、根据所述附加矩及步骤S2中的各参数计算工况M1下的各载荷加载的试验载荷值，所述试验载荷值为在所述给定载荷值的基础上消除附加矩后得到的载荷值；

S6、按所述试验值在对应的工况下进行载荷加载。

优选的是，所述步骤S1中，所述第一侧向加载端的载荷施加点设置在所述假轮与地面切线的中点处；所述第二侧向加载端的载荷施加点与轮轴航向的载荷施加点重合。

上述方案中优选的是，所述轮轴航向的载荷施加点为所述假轮的重心。

上述方案中优选的是，所述步骤S4中，所述附加矩包括左右航向附加矩、左右侧向附加矩以及垂向附加矩。

上述方案中优选的是，所述步骤S5中，航向附加矩由第一侧向加载端以及第二侧向加载端消除；侧向附加矩由所述垂向加载端消除；垂向附加矩由所述轮胎接地点航向加载端消除。

本发明的优点在于，与固定行程试验方法相比，该方法真实反映起落架受载状态，能为起落架承载能力及疲劳定寿提供了准确的试验依据；与台架式变行程试验方法相比，该方法实施过程简单，试验成本低，试验周期短。

附图说明

图1为本发明起落架变行程试验的载荷加载方法的一优选实施例的流程图。

图2为现有技术的载荷施加示意图。

图3为本发明的载荷施加示意图。

图4为本发明一优选实施例的测量参数示意图。

图5为本发明一优选实施例的消除附加矩示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种起落架变行程试验的载荷加载方法。是在试验过程中不改变缓冲器压缩量，通过载荷平移法则，将不同位置载荷平移到某一固定位置，实现起落架变行程试验加载，具体方法如下：

S1、在所述假轮的轮轴两侧对称位置处分别设置有轮轴垂向、轮轴航向、轮胎接地点航向、轮胎接地点侧向四个方向的载荷加载点，其中，在轮轴两侧中的任一侧，垂向载荷加载点设置有相对于轮轴轴线对称的两个垂向加载端，同时，在轮轴两侧中的任一侧，轮胎接地点侧向载荷加载点设置有接近地面的第一侧向加载端以及远离地面的第二侧向加载端；

S2、将步骤S1中设定的起落架安装到承力墙上作为初始工况M0，缓冲器压缩量调到初始值s后固定，对应轮胎压缩量为δ，给定所述垂向加载端至所述轮轴轴线的距离c、轮轴两侧的两个第一侧向加载端之间的距离L以及所述第一侧向加载端与所述第二侧向加载端的距离R；

S3、给定任一工况M1下的需施加在所述起落架的垂向、轮轴航向、轮胎接地点航向、轮胎接地点侧向4个方向上的给定载荷值，以及缓冲器压缩量 S₁及轮胎压缩量δ₁；

S4、计算由初始工况M0过渡至工况M1下的所述假轮的空间位置关系变化量，并根据所述变化量及工况M1下的各给定载荷值根据载荷平移法则计算附加矩；

S5、根据所述附加矩及步骤S2中的各参数计算工况M1下的各载荷加载的试验载荷值，所述试验载荷值为在所述给定载荷值的基础上消除附加矩后得到的载荷值；

S6、按所述试验值在对应的工况下进行载荷加载。

现有的起落架在静力或者疲劳试验中，单个起落架均承受8个载荷：左右垂向载荷、左右轮轴航向载荷、左右轮胎接地点航向载荷、左右轮胎接地点侧向载荷，整个起落架在试验中受载情况如图2所示，X轴方向为飞机航向,Z 轴方向为飞机垂向，Y轴方向为飞机侧向，图3-图5 中坐标方向与图2一致， 1为起落架，2为加载假轮，需要说明的是，由于该图给出的沿飞机侧向的观测示意图，因此，图示中仅画出一个加载假轮，该加载假轮受图中给出的四个方向的载荷，所以说，单个起落架共承受8个载荷。参考图2，其中，Fvz、 Fvy分别为左右垂向载荷，载荷方向沿Z轴正方向，Fhz、Fhy分别为左右轮轴航向载荷，载荷方向为沿X轴正方向，上述四个载荷的作用点为起落架1与加载假轮连接处，该连接处一般位于加载假轮的中心位置处，Fscz、Fscy分别为左右轮胎接地点航向载荷，这两个载荷的作用点为加载假轮接地的一端，或者为加载假轮2上远离起落架1的位置处，载荷方向为沿X轴正方向，Fcz、Fcy分别为左右轮胎接地点侧向载荷，这两个载荷沿Y轴正方向。

可以理解的是，通过上述方法进行起落架试验，需要不断改变缓冲器压缩量，因此该方法实施过程复杂，试验成本大，周期长。

为此，本发明采用12点加载方法，将每个轮胎上的垂向载荷分成前后两个点加载施加，将每个轮胎上的轮胎接地点侧向载荷分成上下两个加载点施加 (上加载点沿轮轴轴线，下加载点保持与原先一致)，其他不变，见图3。可以理解的是，与图2中一致的载荷加载包括四处，分别为Fhz、Fhy、Fscz以及Fscy，Fhz、Fhy分别为左右轮轴航向载荷，载荷方向为沿X轴正方向，作用点为起落架1与加载假轮连接处，该连接处一般位于加载假轮的中心位置处，Fscz、Fscy分别为左右轮胎接地点航向载荷，这两个载荷的作用点为加载假轮接地的一端，或者为加载假轮2上远离起落架1的位置处，载荷方向为沿X轴正方向；

与图2不同的是，在图3中，将原本图2中的左右垂向载荷Fvz、Fvy分别各设置为两点加载，以及将图2中的左右轮胎接地点侧向载荷Fcz、Fcy也各设置为两点加载，具体的，在任一加载假轮上，比如具有Fvz载荷的一个假轮上，沿Y轴方向自该假轮的轮轴处(该加载假轮与起落架连接处)向两侧各凸伸出一个加载点，例如，在实际结构中，向两侧分别凸伸耳片连接结构，通过这两个连接耳片替代原有的位于轮轴中心处的加载点，从而在该加载假轮上形成Fvzh和Fvzq两个加载载荷，同理，在任一加载假轮上，比如具有Fcz 载荷的一个假轮上，将原本的Fcz载荷的施加点保留，新命名为Fczx，并新增一个同方向不同作用点的载荷Fczx，该载荷作用在轮轴中心处，即原图2 中垂向载荷Fvz的作用点，从而构成如图3所示的12个载荷，分别如下：

Fvzq、Fvyq分别为左右前加载点垂向载荷；

Fvzh、Fvyh分别为左右后加载点垂向载荷；

Fhz、Fhy分别为左右轮轴航向载荷；

Fczs、Fcys分别为左右上加载点轮胎接地点侧向载荷；

Fczx、Fcyx分别为左右下加载点轮胎接地点侧向载荷；

Fscz、Fscy分别为左右轮胎接地点航向载荷。

在载荷施加过程中，首先将起落架缓冲器固定在某一固定行程，调节或获取缓冲器压缩量S，对应轮胎压缩量为δ，此时12个加载点的加载作动筒轴线位置即已固定，同时，需要测量或设定以下值：

同一加载假轮上，两个垂向加载点距轮轴中心线距离c，左右轮胎中面距离L，轮胎重心到轮胎接地点距离R。需要说明的是，上述轮轴中心为左右轮轴航向载荷以及左右上加载点轮胎接地点侧向载荷的作用点，也即轮胎重心，上述轮胎中面为左右下加载点轮胎接地点侧向载荷以及左右轮胎接地点航向载荷的作用点，如图4所示。上述作用点的安排可以在加载假轮设计及制造过程中进行设计，并且要求两个垂向加载点距轮轴中心线距离相同，均为c。

比如在具体实施过程中，首先将该主起落架安装到承力墙上，缓冲器压缩量调到S＝85mm固定，对应轮胎压缩量为δ＝19mm。测量或设定的的垂向加载点距轮轴中心线距离c＝400mm，左右轮胎中面距离L＝800mm，轮胎重心到轮胎接地点距离R＝489mm，按此形成的加载假轮与起落架的位置关系下的各加载点为初始加载点，该工况记为初始工况。

在静力试验或者疲劳试验中会有不同的载荷工况，对于每一载荷工况会提供上述图2中所提的8个载荷，同时有对应缓冲器压缩量S1和轮胎压缩量δ1 两个参数，共计10参数。比如在具体实施过程中，具有参数如下：

参数

Fvz1

Fhz1

Fcz1

Fscz1

Fvy1

Fhy1

Fcy1

Fscy1

S1

δ1

工况1

70936N

-9352N

11979N

4313N

70936N

9352N

11979N

4313N

276mm

62mm

前述8个载荷的载荷作用线确定后，根据几何关系可以确定各个载荷与对应加载作动筒的航向和垂向距离(侧向距离全部为0)。初始值设置：前后垂向加载点载荷设置成0.5倍垂向载荷；轮轴航向加载点载荷设置成1.0倍轮轴航向加载荷；轮胎接地点航向加载点载荷设置成1.0倍轮胎接地点航向载荷；上轮胎接地点侧向载荷设置成0，下轮胎接地点侧向载荷设置成1.0倍轮胎接地点侧向载荷。垂向载荷、轮轴航向载荷、轮胎接地点航向载荷的平移会引起绕轮轴轴线的侧向附加矩，通过在两垂向加载点增减一定量载荷将该矩(绕轮轴轴线的侧向附加矩)平衡；轮胎接地点侧向载荷垂向平移引起的航向附加矩由两侧向加载点增减一定量载荷平衡；轮胎接地点侧向载荷航向平移引起的垂向附加矩由左右轮胎接地点航向加载点增减一定量载荷平衡；按照此方法完成所有载荷工况下的载荷转换。

例如，在本实施例中，由缓冲器压缩量及轮胎压缩量可以准确定位出工况 1的各载荷加载点位置，同时可以推算出各载荷加载点位置与初始加载点间的相对位置，具体如下：

计算工况1下轮轴中点与初始工况下轮轴中点垂向距离f＝190mm，此处f 的计算过程为f＝(S1-S)×s i na，角度a指缓冲器轴线与水平面夹角；计算工况1下轮轴中点与初始工况下轮轴中点航向距离b＝23mm，原理同计算f，b＝ (S1-S)×cosa；计算工况1下轮胎接地点与加载点轮胎接地点垂向距离 d＝233mm，此处，d＝f+δ1-δ。如图5所示，M0为初始工况下的加载假轮空间位置，M1为工况1下的加载假轮空间位置。

根据载荷平移法则，轮胎接地点的侧向载荷沿垂向平移会引起航向附加矩，左右航向附加矩分别为：

Mxz＝-Fcz1*d＝-11979*233＝-2791107N.mm；

Mxy＝-Fcz1*d＝-11979*233＝-2791107N.mm。

垂向载荷、轮轴航向载荷、轮胎接地点航向载荷轮胎接地点的平移会引起侧向附加矩，左右侧向附加矩分别为：

Myz＝Fvz1*b+Fhz1*f+Fscz1*d

＝70936*23-9352*190+4313*233

＝859577N.mm；

Myy＝Fvy1*b+Fhy1*f+Fscy1*d

＝70936*23+9352*190+4313*233

＝4413337N.mm。

轮胎接地点的侧向载荷沿航向平移会引起垂向附加矩，左右垂向附加矩分别为：

Mzz＝-Fcz1*b＝-11979*23＝-275517N.mm；

Mzy＝-Fcy1*b＝-11979*23＝-275517N.mm。

为了使起落架个部件受载不变，需要将上述附加矩消除。具体：航向附加矩由两侧向加载点消除；侧向附加矩由两垂向加载点消除；垂向附加矩由左右轮胎接地点航向加载点消除。由此可以推导出工况1下12个加载点的载荷分别为：

Fvzq＝0.5*Fvz1-0.5*Myz/c＝0.5*70936-0.5*859577/400＝34394N；

Fvzh＝0.5*Fvz1+0.5*Myz/c＝0.5*70936+0.5*859577/400＝37617N；

Fhz＝Fhz1＝-9352N；

Fczs＝-Mxz/R＝2791107/489＝5708N；

Fczx＝Fcz1+Mxz/R＝11979-2791107/489＝6271N；

Fscz＝Fscz1+Mzz/L+Mzy/L＝4313-275517/800-275517/800＝3624N；

Fvyq＝0.5*Fvy1-0.5*Myy/c＝0.5*70936-0.5*4413337/400＝29951N；

Fvyh＝0.5*Fvy1+0.5*Myy/c＝0.5*70936+0.5*4413337/400＝40985N；

Fhy＝Fhy1＝9352N；

Fcys＝-Mxy/R＝2791107/489＝5708N；

Fcyx＝Fcy1+Mxy/R＝11979-2791107/489＝6271N；

Fscy＝Fscy1-Mzz/L-Mzy/L＝4313+275517/800+275517/800＝5002N。

上述载荷变量含义为，Fvz1为给定值，Fvzq及Fvzh为最终消除附加矩的试验值，其它载荷同理，带后缀1的载荷为给定值，无后缀1的载荷为试验值。

其它工况也按照该方法处理，并按照转换后的载荷工况在固定缓冲器行程及轮胎压缩量下进行试验，试验结果表明该方法能够准确呈现起落架的真实受载情况。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种起落架变行程试验的载荷加载方法，通过假轮连接起落架试验件，并通过对假轮的各载荷加载端施加变化载荷进行所述起落架变行程试验，其特征在于，所述载荷加载方法包括：

S1、在所述假轮的轮轴两侧对称位置处分别设置有轮轴垂向、轮轴航向、轮胎接地点航向、轮胎接地点侧向四个方向的载荷加载点，其中，在轮轴两侧中的任一侧，垂向载荷加载点设置有相对于轮轴轴线对称的两个垂向加载端，同时，在轮轴两侧中的任一侧，轮胎接地点侧向载荷加载点设置有接近地面的第一侧向加载端以及远离地面的第二侧向加载端；

S2、将步骤S1中设定的起落架安装到承力墙上作为初始工况M0，缓冲器压缩量调到初始值s后固定，对应轮胎压缩量为δ，给定所述垂向加载端至所述轮轴轴线的距离c、轮轴两侧的两个第一侧向加载端之间的距离L以及所述第一侧向加载端与所述第二侧向加载端的距离R；

S3、给定任一工况M1下的需施加在所述起落架的垂向、轮轴航向、轮胎接地点航向、轮胎接地点侧向4个方向上的给定载荷值，以及缓冲器压缩量S₁及轮胎压缩量δ₁；

S4、计算由初始工况M0过渡至工况M1下的所述假轮的空间位置关系变化量，并根据所述变化量及工况M1下的各给定载荷值根据载荷平移法则计算附加矩；

S5、根据所述附加矩及步骤S2中的各参数计算工况M1下的各载荷加载的试验载荷值，所述试验载荷值为在所述给定载荷值的基础上消除附加矩后得到的载荷值；

S6、按所述试验载荷值在对应的工况下进行载荷加载。

2.如权利要求1所述的起落架变行程试验的载荷加载方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述第一侧向加载端的载荷施加点设置在所述假轮与地面切线的中点处；所述第二侧向加载端的载荷施加点与轮轴航向的载荷施加点重合。

3.如权利要求2所述的起落架变行程试验的载荷加载方法，其特征在于：所述轮轴航向的载荷施加点为所述假轮的重心。

4.如权利要求1所述的起落架变行程试验的载荷加载方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述附加矩包括左右航向附加矩、左右侧向附加矩以及垂向附加矩。

5.如权利要求4所述的起落架变行程试验的载荷加载方法，其特征在于：所述步骤S5中，航向附加矩由第一侧向加载端以及第二侧向加载端消除；侧向附加矩由所述垂向加载端消除；垂向附加矩由所述轮胎接地点航向加载端消除。