CN110174248A - 大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法及用于其的试验工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法及用于其的试验工装，大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法包括：步骤一，获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律；步骤二，根据所述步骤一中的所述轴向力变化规律选取火工作动装置；步骤三，采用所述步骤二中的所述火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，获取大量级缓冲阻尼器阻尼性能。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中采用系统级试验验证缓冲阻尼性能占用空间大、占用资源多，缺乏针对大量级缓冲阻尼器单机进行阻尼性能验证方法的技术问题。

Description

大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法及用于其的试验工装

技术领域

本发明涉及飞行器机械技术领域，尤其涉及一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法及用于其的试验工装。

背景技术

随着飞行器总体技术的发展，缓冲阻尼器在飞行器回收、起降和大量级冲击过载缓冲方面得到广泛应用，越来越成为飞行成败的关键因素。目前，缓冲阻尼器自身的阻尼性能验证方法匮乏，一般通过起落架等系统级落震试验进行阻尼性能验证，进一步将系统级试验的试验结果用于修正缓冲支柱油孔和缓冲支柱改进。

系统级落震试验占用空间大、占用资源多，特别是大量级缓冲阻尼器对应的系统级验证试验更为突出，若系统级落震试验无法达到预期结果或缓冲阻尼器性能出现较大问题，则会造成不必要的工作反复和资源浪费。另外，缓冲阻尼器单机直接参加系统级试验往往会增加系统级试验的风险。目前，现有技术缺乏一种针对大量级缓冲阻尼器单机进行阻尼性能验证的方法。

发明内容

本发明提供了一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法及用于其的试验工装，能够解决现有技术中采用系统级试验验证缓冲阻尼性能占用空间大、占用资源多，缺乏针对大量级缓冲阻尼器单机进行阻尼性能验证的方法的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法包括：步骤一，获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律；步骤二，根据步骤一中的轴向力变化规律选取火工作动装置；步骤三，采用步骤二中的火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，获取大量级缓冲阻尼器阻尼性能。

进一步地，大量级缓冲阻尼器可承受质量大于2吨的物体以超过10m/s的速度运动所达到的载荷。

进一步地，步骤一具体包括，采用数值计算方法或动力学仿真方法获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律。

进一步地，步骤二具体包括，根据步骤一中的轴向力变化规律在火工作动装置产品库中筛选满足轴向力变化规律的火工作动装置，或根据轴向力变化规律对现有火工作动装置进行改型，使改型后的火工作动装置满足轴向力变化规律。

进一步地，选取获得的火工作动装置满足所述轴向力变化规律要求的最大推力、任一时间点所对应的推力、工作时间和推力变化趋势。

进一步地，根据所述轴向力变化规律对现有火工作动装置进行改型具体包括对火工作动装置的主燃药、药型、燃烧规律和工作原理进行改型。

进一步地，步骤三具体包括：设计与步骤二中的火工作动装置和大量级缓冲阻尼器配合使用的试验工装；采用试验工装将火工作动装置和大量级缓冲阻尼器进行固定；将传感器设置在火工作动装置和大量级缓冲阻尼器上；启动火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，通过传感器获取大量级缓冲阻尼器的阻尼性能。

进一步地，传感器包括压力传感器、拉压传感器或位移传感器。

根据本发明的另一方面，提供了一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证试验工装，试验工装具体包括：底座，底座包括第一容纳腔和第二容纳腔，大量级缓冲阻尼器的一端设置在第一容纳腔内，火工作动装置设置在第二容纳腔内；固定件，固定件用于将大量级缓冲阻尼器与底座固定连接；连接件，连接件用于将大量级缓冲阻尼器的另一端与火工作动装置的一端连接；点火具，点火具用于启动火工作动装置，点火具设置在火工作动装置的另一端。

进一步地，固定件包括固定销，连接件包括连接销，点火具包括电点火具。

应用本发明的技术方案，根据大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律选取火工作动装置，通过火工作动装置模拟阻尼器实际工作过程中的动态受力，使得缓冲阻尼器工作过程轴向力和火工作动装置出力相匹配，通过大量级缓冲阻尼器性能验证试验获取大量级缓冲阻尼器阻尼性能，实现了对大量级缓冲阻尼器单机进行阻尼性能的验证，本发明所提供的阻尼性能验证方法简便、准确性高、通用性好、能够定量获取大量级缓冲阻尼器的阻尼性能，可广泛应用于飞行器等大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证试验方法的流程图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证试验工装的结构示意图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的大量级缓冲阻尼器轴向力变化规律与火工作动装置出力的对比示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、底座；10a、第一容纳腔；10b、第二容纳腔；20、固定件；30、连接件；40、点火具；50、大量级缓冲阻尼器；51、阻尼器活塞杆；60、火工作动装置；61、火工作动装置活塞杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图3所示，大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法包括：步骤一，获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律；步骤二，根据步骤一中的轴向力变化规律选取火工作动装置；步骤三，采用步骤二中的火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，获取大量级缓冲阻尼器阻尼性能。

应用此种配置方式，根据大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律选取火工作动装置，通过火工作动装置模拟阻尼器实际工作过程中的动态受力，使得缓冲阻尼器工作过程轴向力和火工作动装置出力相匹配，通过大量级缓冲阻尼器性能验证试验获取大量级缓冲阻尼器阻尼性能，实现了对大量级缓冲阻尼器单机进行阻尼性能的验证。本发明所提供的阻尼性能验证方法与现有技术相比，该方法操作更加简便、准确性高、通用性好、能够定量获取大量级缓冲阻尼器的阻尼性能，可广泛应用于飞行器大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证。

进一步地，为了将大量级缓冲阻尼器用于飞行器回收、起降和大量级冲击过载缓冲中，大量级缓冲阻尼器可承受质量大于2吨的物体以超过10m/s的速度运动所达到的载荷。

进一步地，为了获取阻尼器轴向力变化规律，步骤一具体包括：采用数值计算方法或动力学仿真方法获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律。应用此种配置方式，采用数值计算方法或动力学仿真方法能够方便地获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律，消耗资源少，操作方法简单且易于实现。

作为本发明的一个具体实施例，可采用编程软件进行数值建模并计算以实现通过数值计算方法获取阻尼器轴向力变化规律，可采用matlab、fortran或VC++等数值建模软件作为编程软件。作为本发明的另一具体实施例，可采用动力学仿真软件进行动力学建模并计算以实现通过动力学仿真方法获取阻尼器轴向力变化规律，可采用adams作为动力学仿真软件。在条件具备的情况下可进一步开展原理性试验，对上述数值模型和动力学模型进行验证，提高所获取的缓冲阻尼器轴向力变化规律的准确性。

在完成步骤一获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律后，需要根据轴向力变化规律选取火工作动装置。为了选取火工作动装置，步骤二具体包括：根据步骤一中的轴向力变化规律在火工作动装置产品库中筛选满足轴向力变化规律的火工作动装置，或根据轴向力变化规律对现有火工作动装置进行改型，使改型后的火工作动装置满足轴向力变化规律。

应用此种配置方式，根据阻尼器的轴向力变化规律选取火工作动装置，通过将缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律和对应火工作动装置出力相匹配，能够更好的模拟缓冲阻尼器在工作过程中的实际受力，进一步实现阻尼性能的验证，火工作动装置具有能够实现的推力大、速度快、行程大、响应快等优点。

在本发明中，从已有的火工作动装置产品库中选用火工作动装置操作简单，且容易获取成熟的火工作动装置，可靠性高。若成熟火工作动装置产品库中无满足要求的产品，可对现有火工作动装置进行改型，从而提高火工作动装置出力与缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律匹配准确性。

进一步地，为了更好的衡量火工作动装置出力规律与大量级缓冲阻尼器轴向力的匹配程度，选取获得的火工作动装置满足大量级缓冲阻尼器轴向力变化规律要求的最大推力、任一时间点所对应的推力、工作时间和推力变化趋势。应用此种配置方式，能够对火工作动装置是否满足大量级缓冲阻尼器轴向力变化规律进行定量判断。

进一步地，为了实现对现有火工作动装置进行改型，根据轴向力变化规律对现有火工作动装置进行改型具体包括对火工作动装置的主燃药、药型、燃烧规律和工作原理进行改型。

应用此种配置方式，通过对火工作动装置的主燃药、药型、燃烧规律和工作原理进行改型，能够方便有效地改变现有火工作动装置的最大推力、推力变化趋势和工作时间特性，从而实现对火工作动装置的改型。

在完成步骤二选取火工作动装置后，需要采用所选取的火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验以获取大量级缓冲阻尼器的阻尼性能。在本发明中，步骤三具体包括：设计与步骤二中的火工作动装置和大量级缓冲阻尼器配合使用的试验工装；采用试验工装将火工作动装置和大量级缓冲阻尼器进行固定；将传感器设置在火工作动装置和大量级缓冲阻尼器上；启动火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，通过传感器获取大量级缓冲阻尼器的阻尼性能。

应用此种配置方式，通过试验工装将火工作动装置和大量级缓冲阻尼器进行固定，以便于开展阻尼器性能验证试验，通过设置传感器能够方便快速地测量阻尼器在工作过程中的受力情况，准确获取阻尼器的阻尼性能。

进一步地，为了对阻尼器性能进行准确测量，传感器包括压力传感器、拉压传感器或位移传感器。应用此种配置方式，通过对压力、位移等参数的测量能够全面准确的获取阻尼器的阻尼性能。

根据本发明的另一方面，提供了一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证试验工装，试验工装具体包括底座10、固定件20、连接件30和点火具40，底座10包括第一容纳腔10a和第二容纳腔10b，大量级缓冲阻尼器50的一端设置在第一容纳腔10a内，火工作动装置60设置在第二容纳腔10b内，固定件20用于将大量级缓冲阻尼器与底座10固定连接，连接件30用于将大量级缓冲阻尼器50的另一端与火工作动装置60的一端连接，点火具40用于启动火工作动装置60，点火具40设置在火工作动装置60的另一端。

应用此种配置方式，通过底座10支撑大量级缓冲阻尼器50和火工作动装置60，固定件20将大量级缓冲阻尼器50与底座10固定连接，火工作动装置60的壳体与底座10固定连接，连接件30将大量级缓冲阻尼器50与火工作动装置60连接，此种方式能够为阻尼器验证试验提供稳定的试验环境，通过设置点火具40，以启动火工作动装置60从而启动阻尼器验证试验。

作为本发明的一个具体实施例，采用连接件30将大量级缓冲阻尼器活塞杆51与火工作动装置活塞杆61相连接，为了提高试验精度，通过控制底座10、大量级缓冲阻尼器活塞杆51和火工作动装置活塞杆61的加工精度，使得大量级缓冲阻尼器活塞杆51和火工作动装置活塞杆61的同轴度小于或等于0.2mm。

进一步地，为了简化试验工装结构，固定件20包括固定销，连接件30包括连接销，点火具40包括电点火具。应用此种配置方式，通过固定销将底座10与大量级缓冲阻尼器50固定连接，通过连接销将大量级缓冲阻尼器活塞杆51和火工作动装置活塞杆61连接，采用电点火具作为点火具40，使得试验工装结构得以简化，各部件易于获取且可靠性高。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图3对本发明的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法进行详细说明。

如图1所示，大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法包括以下步骤：

步骤一，采用数值计算方法或动力学仿真方法获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律。条件具备的情况下可开展原理性试验验证数值模型和动力学模型的准确性，大量级缓冲阻尼器可承受质量大于2吨的物体以超过10m/s的速度运动所达到的载荷。

如图3所示，在本实施例中，通过对大量级缓冲阻尼器进行仿真计算，得知其工作过程轴向力变化规律，即最大轴向力为141000N，轴向力变化规律为抛物线式，工作时间周期为40ms。

步骤二，根据步骤一中的轴向力变化规律在已有的成熟火工作动装置产品库中筛选满足轴向力变化规律的火工作动装置，或根据轴向力变化规律对现有火工作动装置的主燃药、药型、燃烧规律和工作原理进行改型，使改型后的火工作动装置满足大量级缓冲阻尼器轴向力变化规律要求的最大推力(最大轴向力)、推力变化趋势(轴向力变化趋势)和工作时间特性。条件具备的情况下可开展推力原理性试验验证火工作动装置出力的变化规律。

在本实施例中，要求火工作动装置提供的最大推力、任一时间点所对应的推力和工作时间与大量级缓冲阻尼器工作过程中的最大轴向力、同一时间点所对应的轴向力和工作时间浮动均在30％以内，推力变化趋势为抛物线式。

在本实施例中，现有成熟火工作动装置产品库中，不存在与步骤一中缓冲阻尼器轴向力变化规律相匹配的火工作动装置，但存在能力相近火工作动装置A，其轴向力最大为135000N，轴向力变化趋势为抛物线式，整个周期为400ms，除了周期较长外，其余特征符合步骤一中轴向力变化规律的要求。以火工作动装置A为基础，以步骤一中要求为目标，开展火工作动装置设计工作。由于火工作动装置A采用的主燃药燃速较慢，且采用了阻燃措施，所以新设计火工作动装置B采用燃速较快的主燃药，取消阻燃措施，经数值仿真分析，改型后的火工作动装置B轴向力最大为145000N，轴向力变化趋势为抛物线式，整个周期为42ms，符合步骤一中轴向力变化规律的要求。

步骤三，设计与步骤二中的火工作动装置和大量级缓冲阻尼器配合使用的试验工装；采用试验工装将火工作动装置和大量级缓冲阻尼器进行固定；将压力传感器、拉压传感器或位移传感器设置在火工作动装置和大量级缓冲阻尼器上；启动火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，通过传感器获取大量级缓冲阻尼器的阻尼性能。

在本实施例中，所设计的火工作动装置和大量级缓冲阻尼器配合使用的试验工装如图2所示，压力传感器设置在阻尼器壳体以及火工作动装置壳体上，传感器与内部腔体连通以测量腔体内的压力，拉压传感器和位移传感器设置在活塞杆上。试验时触发火工作动装置，利用试验工装和火工作动装置模拟大量级缓冲阻尼器工作外部条件，通过压力传感器获取大量级缓冲阻尼器和火工作动装置内部气液工作压力变化规律，通过拉压传感器获取阻尼器活塞杆51的轴向力变化规律，通过位移传感器获取阻尼器活塞杆51的作动规律，从而获取大量级缓冲阻尼器阻尼性能。

在本实施例中，阻尼性能验证试验的试验结果与步骤一中仿真计算结果吻合较好，说明设计的缓冲阻尼器性能参数较合理，达到了预期的目的。在实际应用中，若缓冲特性不能满足要求，无法达到预期的目的，则需改进阻尼器设计后再次开展阻尼性能验证试验。

综上所述，本发明通过仿真计算或原理试验验证以获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律，通过选定火工作动装置以模拟缓冲阻尼器工作负载(轴向力)，通过设计专用工装协助开展大量级缓冲阻尼器与火工作动装置联合试验，进行缓冲阻尼器阻尼性能验证。

本发明的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法及用于其的试验工装相对于现有技术而言，采用了火工作动装置，火工作动装置具有响应快、出力大和工作时间短的优点，通过其瞬态出力模拟大量级缓冲阻尼器工作过程所受的外部冲击，进而开展大量级缓冲阻尼器性能验证试验，实现大量级缓冲阻尼器阻尼性能的获取，避免了系统级试验暴露低层次或颠覆性问题，减少了工作反复和资源浪费，克服了现有技术严重依赖系统级试验暴露问题和改进设计的缺点，提供了大量级缓冲阻尼器的单机验证方法，可广泛应用于飞行器大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证，本发明方法简单且适用范围广，获得的缓冲阻尼器单机阻尼性能较准确，能够定量界定缓冲阻尼器的阻尼性能。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，所述大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法包括：

步骤一，获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律；

步骤二，根据所述步骤一中的所述轴向力变化规律选取火工作动装置；

步骤三，采用所述步骤二中的所述火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，获取大量级缓冲阻尼器阻尼性能。

2.根据权利要求1所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，所述大量级缓冲阻尼器可承受质量大于2吨的物体以超过10m/s的速度运动所达到的载荷。

3.根据权利要求1所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：

采用数值计算方法或动力学仿真方法获取大量级缓冲阻尼器工作过程轴向力变化规律。

4.根据权利要求1所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

根据所述步骤一中的所述轴向力变化规律在火工作动装置产品库中筛选满足轴向力变化规律的火工作动装置，或根据所述轴向力变化规律对现有火工作动装置进行改型，使改型后的火工作动装置满足轴向力变化规律。

5.根据权利要求4所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，选取获得的火工作动装置满足所述轴向力变化规律要求的最大推力、任一时间点所对应的推力、工作时间和推力变化趋势。

6.根据权利要求4所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，根据所述轴向力变化规律对现有火工作动装置进行改型具体包括对火工作动装置的主燃药、药型、燃烧规律和工作原理进行改型。

7.根据权利要求1所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

设计与所述步骤二中的所述火工作动装置和所述大量级缓冲阻尼器配合使用的试验工装；

采用所述试验工装将所述火工作动装置和所述大量级缓冲阻尼器进行固定；

将传感器设置在所述火工作动装置和所述大量级缓冲阻尼器上；

启动所述火工作动装置，进行大量级缓冲阻尼器性能验证试验，通过所述传感器获取所述大量级缓冲阻尼器的阻尼性能。

8.根据权利要求7所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，其特征在于，所述传感器包括压力传感器、拉压传感器或位移传感器。

9.一种大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证试验工装，其特征在于，所述试验工装用于如权利要求1至8中任一项所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证方法，所述试验工装具体包括：

底座(10)，所述底座(10)包括第一容纳腔(10a)和第二容纳腔(10b)，所述大量级缓冲阻尼器的一端设置在所述第一容纳腔(10a)内，所述火工作动装置设置在所述第二容纳腔(10b)内；

固定件(20)，所述固定件(20)用于将所述大量级缓冲阻尼器与所述底座(10)固定连接；

连接件(30)，所述连接件(30)用于将所述大量级缓冲阻尼器的另一端与所述火工作动装置的一端连接；

点火具(40)，所述点火具(40)用于启动所述火工作动装置，所述点火具(40)设置在所述火工作动装置的另一端。

10.根据权利要求9所述的大量级缓冲阻尼器阻尼性能验证试验工装，其特征在于，所述固定件(20)包括固定销，所述连接件(30)包括连接销，所述点火具(40)包括电点火具。