CN106965953A - 一种起落架收放气动载荷模拟装置及其加载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种起落架收放气动载荷模拟装置及其加载方法，应用于轻型飞机起落架收放试验中，属于一类飞机起落架试验技术领域。起落架收放气动载荷模拟装置包括涵道风扇、涵道臂、载荷传感器以及前叉耳座构成的气动载荷加载机构，通过载荷传感器的载荷与杠杆的比例系数可以反馈涵道风扇的拉力；还包括旋转舵机、舵机摇臂、连杆以及转动台构成的气动载荷角度补偿机构，在起落架收放试验过程中保持涵道风扇的拉力在水平方向。该随动加载系统安装在起落架轮叉和起落架轮轴上，可以在轻型飞机起落架收放试验中给起落架施加水平方向的气动载荷，加载动力来源于涵道风扇，载荷平稳，不会在起落架上锁和解锁时产生明显的载荷波动。

Description

一种起落架收放气动载荷模拟装置及其加载方法
技术领域：
本发明涉及一种起落架收放气动载荷模拟装置及其加载方法，应用于轻型飞机起落架收放试验中，属于一类飞机起落架试验技术领域。
背景技术：
为了改善飞机空气动力特性，设计人员把带有尾轮或滑撬的传统起落架设计成可收放的起落架，而后几乎所有的飞机都是采用这种设计。飞机在空中飞行时需要完成起落架的收起和放下动作。由于空气阻力的影响，起落架在收放时会受到气动力的影响，该气动力水平均匀分布于起落架上，影响起落架撑杆作动筒与上位锁的收放功能。因此，在飞机起落架设计研发阶段，需要气动载荷模拟装置对其进行收放试验以模拟起落架的正常使用情况。
目前，在起落架收放试验中，气动载荷的模拟加载一直是试验的难点，其难度在于需要随时保证气动载荷的水平方向并模拟载荷的大小，发达国家普遍将起落架置于风洞中直接进行试验。此方法得到的试验数据接近于真实的起落架收放，结果真实可靠，但研究费用较高，试验复杂，不易在短时间内进行。
而国内试验基本在无风洞条件下进行，因此在地面试验台上准确模拟起落架收放过程的气动载荷对收放疲劳试验至关重要。目前模拟起落架在收放过程中气动载荷主要是对主支柱铰点力矩进行模拟。根据试验装置的不同主要分为以下三种：
(a)液压伺服作动筒加载方案
该方案结构较为简单，负载模拟的跟踪性能较好，但其不足之处在于对液压作动筒的要求较高。第一，对作动筒尺寸要求较大，作动筒过小无法提供足够的行程用于起落架的收放，作动筒过大安装可能产生干涉；第二，需要建设一整套完备的液压伺服控制系统，试验周期较长，投入较大。
(b)质量块-凸轮-滑轨加载方案
该方案气动载荷较为接近真实情况，载荷方向性好，但其不足之处有如下几点：第一，结构设计较为复杂，钢丝绳数量过多导致易与起落架产生干涉；第二，根据起落架上气动载荷的大小只能设计唯一的凸轮形状与之对应，对应于某些载荷工况可能无法设计出相应的凸轮来满足其加载要求；第三，加载中质量块随着起落架的收放会产生晃动，存在一定的安全隐患。
(c)伺服电机加载方案
该方案建设周期短、自动化程度高、大载荷模拟精确。但其不足之处有如下几点：第一，钢丝绳预紧需要一定的载荷，因此该系统对较小气动载荷的模拟精度不高；第二、控制系统复杂，钢丝绳易与起落架发生干涉；第三、在起落架上锁和解锁的冲击过程中，随动加载系统的载荷会发生跳跃。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种起落架收放气动载荷模拟装置及其加载方法。
本发明采用如下技术方案：一种起落架收放气动载荷模拟装置，包括起落架轮叉、旋转舵机、舵机摇臂、连杆、涵道风扇、涵道臂、前叉耳座、载荷传感器、配重块、后叉耳座、起落架轮轴、以及转动环；所述转动环安装在起落架轮轴上，能够绕起落架轮轴转动，所述前叉耳座安装在转动环上且位于起落架轮轴前方，所述后叉耳座安装在转动环上且位于起落架轮轴后方，所述转动环、前叉耳座以及后叉耳座构成一个整体转动台；所述旋转舵机安装在起落架轮叉的根部，旋转舵机的转轴与起落架轮轴平行，所述舵机摇臂的一端安装在旋转舵机的转轴上，另一端通过连杆与后叉耳座的叉耳连接，构成转动台的角度补偿机构；所述载荷传感器安装在前叉耳座左右两侧的臂板上，涵道臂安装在前叉耳座的叉耳上，所述涵道臂与载荷传感器接触，涵道风扇安装在涵道臂上，构成涵道加载机构；所述配重块安装在起落架轮轴上。进一步地，所述涵道臂包括有两个，分别位于前叉耳座的叉耳的左右两侧，进一步地，所述涵道风扇包括有两个，分别安装在左右两个涵道臂上。
本发明还采用如下技术方案：一种起落架收放气动载荷模拟装置的加载方法，包括如下步骤：
步骤一：采用由前叉耳座、载荷传感器、涵道臂、涵道风扇构成的杠杆系统，涵道臂作为杠杆，前叉耳座作为支点，涵道风扇提供的向后的拉力将涵道臂压紧在载荷传感器上，通过载荷传感器的载荷与杠杆的比例系数反馈涵道风扇的拉力，起落架收放试验过程中，根据起落架的收放角度对应的载荷，结合载荷传感器反馈的涵道风扇的拉力，闭环调整涵道风扇的转速，使涵道风扇的拉力满足使用要求；
步骤二：采用由旋转舵机、舵机摇臂、连杆、转动台构成的四连杆机构，通过驱动旋转舵机带动转动台和涵道风扇一起绕起落架轮轴转动，在起落架收放试验过程中，针对起落架的实际收放角度，调整旋转舵机的转角，使转动台保持水平状态，保证涵道风扇的拉力在水平方向。
本发明具有如下有益效果：采用涵道风扇在起落架收放试验中给起落架施加载荷，由于涵道风扇的拉力只与转速有关，因此在起落架上锁和解锁的冲击过程中，随动加载系统的载荷不会发生跳跃。本发明结构紧凑，加载精确度高，安全性好。
附图说明：
图1为本发明起落架收放气动载荷模拟装置的示意图。
图2为图1的前视图。
图3为图1的后视图。
其中：
1、起落架轮叉，2、旋转舵机，3、舵机摇臂，4、连杆，5、转动台，6、涵道风扇，7、涵道臂，8、前叉耳座，9、载荷传感器，10、配重块，11、后叉耳座，12、起落架轮轴，13、转动环。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明起落架收放气动载荷模拟装置包括起落架轮叉1、旋转舵机2、舵机摇臂3、连杆4、涵道风扇6、涵道臂7、前叉耳座8、载荷传感器9、配重块10、后叉耳座11、起落架轮轴12、以及转动环13。转动环13安装在起落架轮轴12上，可以绕起落架轮轴12转动，前叉耳座8安装在转动环13上且位于起落架轮轴12前方，后叉耳座11安装在转动环13上且位于起落架轮轴12后方，转动环13、前叉耳座8、后叉耳座11构成一个整体转动台5，可以绕起落架轮轴12转动。旋转舵机2安装在起落架轮叉1的根部，旋转舵机2的转轴与起落架轮轴12平行，舵机摇臂3的一端安装在旋转舵机2的转轴上，另一端通过连杆4与后叉耳座11的叉耳连接，构成转动台5的角度补偿机构，其中连杆4长度可以按需求调整。载荷传感器9包括有两个，分别安装在前叉耳座8左右两侧的臂板上，涵道臂7安装在前叉耳座8的叉耳上，涵道臂7共包括有两个，分别位于前叉耳座8的叉耳的左右两侧，涵道臂7可以绕前叉耳座8的叉耳转动，左右两个涵道臂7分别与两侧的载荷传感器9接触，涵道风扇6包括有两个，分别安装在左右两个涵道臂7上，构成涵道加载机构；配重块10安装在起落架轮轴12上，调整整套起落架收放气动载荷模拟装置的重量。
本发明起落架收放气动载荷模拟装置的加载方法，包括如下步骤：
步骤一：采用由前叉耳座8、载荷传感器9、涵道臂7、涵道风扇6构成的杠杆系统，涵道臂7作为杠杆，前叉耳座8作为支点，涵道风扇6提供的向后的拉力将涵道臂7压紧在载荷传感器9上，通过载荷传感器9的载荷与杠杆的比例系数即可反馈涵道风扇6的拉力，起落架收放试验过程中，根据起落架的收放角度对应的载荷，结合载荷传感器9反馈的涵道风扇6的拉力，闭环调整涵道风扇6的转速，从而使涵道风扇6的拉力满足使用要求；
步骤二：采用由旋转舵机2、舵机摇臂3、连杆4、转动台5构成的四连杆机构，通过驱动旋转舵机2即可带动转动台5和涵道风扇6一起绕起落架轮轴12转动，在起落架收放试验过程中，针对起落架的实际收放角度，调整旋转舵机的转角，使转动台保持水平状态，从而保证涵道风扇的拉力在水平方向。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种起落架收放气动载荷模拟装置，其特征在于：包括起落架轮叉(1)、旋转舵机(2)、舵机摇臂(3)、连杆(4)、涵道风扇(6)、涵道臂(7)、前叉耳座(8)、载荷传感器(9)、配重块(10)、后叉耳座(11)、起落架轮轴(12)、以及转动环(13)；所述转动环(13)安装在起落架轮轴(12)上，能够绕起落架轮轴(12)转动，所述前叉耳座(8)安装在转动环(13)上且位于起落架轮轴(12)前方，所述后叉耳座(11)安装在转动环(13)上且位于起落架轮轴(12)后方，所述转动环(13)、前叉耳座(8)以及后叉耳座(11)构成一个整体转动台(5)；所述旋转舵机(2)安装在起落架轮叉(1)的根部，旋转舵机(2)的转轴与起落架轮轴(12)平行，所述舵机摇臂(3)的一端安装在旋转舵机(2)的转轴上，另一端通过连杆(4)与后叉耳座(11)的叉耳连接，构成转动台(5)的角度补偿机构；所述载荷传感器(9)安装在前叉耳座(8)左右两侧的臂板上，涵道臂(7)安装在前叉耳座(8)的叉耳上，所述涵道臂(7)与载荷传感器(9)接触，涵道风扇(6)安装在涵道臂(7)上，构成涵道加载机构；所述配重块(10)安装在起落架轮轴(12)上。
2.如权利要求1所述的起落架收放气动载荷模拟装置，其特征在于：所述涵道臂(7)包括有两个，分别位于前叉耳座(8)的叉耳的左右两侧。
3.如权利要求2所述的起落架收放气动载荷模拟装置，其特征在于：所述涵道风扇(6)包括有两个，分别安装在左右两个涵道臂(7)上。
4.一种起落架收放气动载荷模拟装置的加载方法，其特征在于：包括如下步骤
步骤一：采用由前叉耳座(8)、载荷传感器(9)、涵道臂(7)、涵道风扇(6)构成的杠杆系统，涵道臂(7)作为杠杆，前叉耳座(8)作为支点，涵道风扇(6)提供的向后的拉力将涵道臂(7)压紧在载荷传感器(9)上，通过载荷传感器(9)的载荷与杠杆的比例系数反馈涵道风扇(6)的拉力，起落架收放试验过程中，根据起落架的收放角度对应的载荷，结合载荷传感器(9)反馈的涵道风扇(6)的拉力，闭环调整涵道风扇(6)的转速，使涵道风扇(6)的拉力满足使用要求；
步骤二：采用由旋转舵机(2)、舵机摇臂(3)、连杆(4)、转动台(5)构成的四连杆机构，通过驱动旋转舵机(2)带动转动台(5)和涵道风扇(6)一起绕起落架轮轴(12)转动，在起落架收放试验过程中，针对起落架的实际收放角度，调整旋转舵机的转角，使转动台(5)保持水平状态，保证涵道风扇的拉力在水平方向。
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