CN110243581B - 一种飞机起落架机轮压索试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机起落架机轮压索试验装置及试验方法，包括轨道装置、驱动装置、悬车装置、电磁铁滑块、悬索装置、缓冲装置和起落架；轨道装置包括环形轨道和直轨道，二者过渡衔接；驱动装置安装于环形轨道的中心位置；驱动装置与悬车装置相连，传递驱动力，悬车装置与起落架通过安装孔连接；电磁铁滑块安装于环形轨道的下方，绕环形轨道滑动，该电磁滑块用于起落架在环形轨道与直轨道之间切换；悬索装置安装于直轨道下方的地面上；缓冲装置安装于直轨道的末端，用于制动悬车装置。本发明方法实现对拦阻着陆（舰）过程中起落架机轮高速碾压悬索动态过程的模拟，可以在有限空间内进行试验获取该过程中悬索和起落架的动态响应。
Description
技术领域
本发明属于获取飞机起落架机轮压索后索与起落架的动态响应的技术领域，具体指代一种飞机起落架机轮压索试验装置及试验方法。
背景技术
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。在拦阻钩挂索之前，起落架机轮可能碾压过索（拦阻索），索处于动态波动状态下，振动形式非常复杂，给拦阻钩挂索分析带来很大困难。
针对机轮压索的研究非常少，公开的文献中只有Thomlinson在进行拦阻钩碰撞反弹研究时提到机轮压索后索的振动特性。国内外关于机轮压索方面的试验研究，尤其是在实验室中进行机轮压索方面的试验研究尚未有公开报道。
如何实现在有限的空间情况下，达到较高的压索速度是影响方案设计的最主要难题。基于实现起落架机构达到较高速度的加速以及保持拦阻索在起落架机构加速过程中不受到影响，把速度转化为旋转的线速度。在降低对场地的需求的同时，以旋转的线速度来实现机轮压索所需要的压索速度。机轮压索试验时，为了使起落架达到试验要求的航向速度，本发明利用环形轨道预先将起落架加速到试验所需速度，通过变轨道让起落架沿着另一条轨道滑行到索的位置实现轮胎压索过程。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种飞机起落架机轮压索试验装置及试验方法，以解决现有技术中难以在实验室内模拟机轮压索的问题。本发明方法实现对拦阻着陆（舰）过程中起落架机轮高速碾压悬索动态过程的模拟，可以在有限空间内进行试验获取该过程中悬索和起落架的动态响应。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种飞机起落架机轮压索试验装置，包括轨道装置、驱动装置、悬车装置、电磁铁滑块、悬索装置、缓冲装置和起落架；
轨道装置包括环形轨道和直轨道，二者过渡衔接，环形轨道用于支撑起落架于其上加速滑跑，直轨道用于实现加速后的起落架机轮压索；
驱动装置安装于环形轨道的中心位置，用于提供起落架于环形轨道上加速滑跑的动力；驱动装置与悬车装置相连，传递驱动力，悬车装置与起落架通过安装孔连接；
电磁铁滑块安装于环形轨道的下方，绕环形轨道滑动，该电磁滑块与起落架的外筒相连，用于起落架在环形轨道与直轨道之间切换；
悬索装置安装于直轨道下方的地面上，方向垂直于直轨道，用于悬挂拦阻索；
缓冲装置安装于直轨道的末端，用于制动悬车装置。
进一步地，所述轨道装置中的环形轨道与直轨道均为上下两层设计，环形轨道的上层设有圆形环孔用于驱动装置与悬车装置相连，下层用于电磁铁滑块滑跑。
进一步地，所述驱动装置包括调速电机、减速器、离合器、圆锥滚子轴承、刹车装置以及驱动杆；调速电机位于最下方与地面固定，减速器位于调速电机上方，调速电机输出轴与减速器输入端相连；离合器位于减速器上方，离合器与减速器通过轴连接；离合器上方依次设置圆锥滚子轴承、刹车装置及驱动杆，驱动杆的下端面连接有光轴，其依次穿过刹车装置和圆锥滚子轴承后，与离合器连接。
调速电机用于调节驱动输出的转速；减速器用于降速与提升扭矩；离合器用于当机构运行状态不理想时断开对机构的动力输入；圆锥滚子轴承用于承担驱动杆机构的重量及提供圆周运动时的偏心力；刹车装置用于当机构运行状态不理想时可以快速将其刹停，再配合离合器可以快速将该机构快速刹停，确保了试验的安全性；驱动杆一侧通过添加配重来平衡驱动杆高速转动过程中的离心力，实现动平衡，另一侧利用拨叉的设计，可以满足起落架做圆周运动时的，驱动起落架加速滑跑，当起落架进入外轨道时，拨叉并不会干涉起落架的运动，拨叉的前后拨齿分别提供刹车力及驱动力，满足驱动机构的设计需求。
进一步地，所述的悬车装置包含驱动端头、导向板、导向轮及起落架安装板；驱动端头与驱动装置的驱动杆拨叉接触以传递驱动力；导向板提供导向作用，用于起落架在环形轨道与直轨道之间的分离点过渡；导向轮与轨道装置接触，用于限制悬车装置滚转与平动的自由度；起落架安装板上设有不同的安装孔，能够根据试验要求调整起落架的机轮压缩量，实现不同压缩量工况下的试验要求。
进一步，所述电磁铁滑块包括内滑块、电磁铁、外筒安装板、外滚轮，内滑块设在环形轨道上，电磁铁一端与内滑块固定连接，另一端与外筒安装板以及外滚轮固定连接，电磁铁通电时两端连接，断电时分离，外筒安装板上设有通孔与起落架外筒连接，并用于限制起落架前后摆动；当起落架加速到指定速度时电磁铁断电，电磁铁一端、外筒安装板、外滚轮与起落架一起脱离环形轨道进入直轨道，外滚轮用于起落架进入直轨道时在离心力作用下压紧直轨道。
本发明的一种飞机起落架机轮压索试验装置的试验方法，包括步骤如下：
试验准备：按照试验要求调整起落架的压缩量，起落架上方与悬车装置相连，通过调整悬车装置的安装孔位调整压缩量；按照试验所用起落架以及试验要求的预定转速调整驱动装置中驱动杆一端的配重；将缓冲装置复位；按照试验要求调整悬索装置的位置，悬索装置平移或转动来模拟偏心偏航的机轮压索工况；
试验过程中，起落架在驱动装置的动力作用下在轨道装置的环形轨道上加速滑跑，达到指定速度后脱离电磁铁滑块从环形轨道进入直轨道，压过悬索装置上的拦阻索，最终在缓冲装置作用下停止运动。
进一步地，所述试验方法具体包括：在试验过程中，实时监测试验参数包括：驱动装置电机速度、起落架缓冲器压缩量、起落架速度、悬索装置中拦阻索的动态响应；通过实时监测起落架缓冲器压缩量以确定起落架在整个过程中是否有偏移；通过监测电机速度与起落架速度以确定起落架是否达到试验要求速度，达到试验要求速度后断开电磁铁滑块使起落架变轨道；通过监测悬索装置中拦阻索的动态响应以获取索的振动情况。
本发明的试验装置通过旋转来代替直线运动，利用旋转运动来缩小试验场地的需求，同时解决较大的试验速度的要求。该试验方案功能完整，结构受载相对较好，容易实现，且绳索处于静止状态，便于测量绳索的响应。
本发明的有益效果：
1、本发明的试验装置自动化程度较高，可以准确控制起落架压索速度。
2、本发明的试验装置通过变轨道设计让起落架从加速滑跑的环形轨道进入压索缓冲的直轨道，结构紧凑。
3、本发明的试验装置适用性好，可以准确控制起落架在不同轮胎压缩量的多工况下压索。
4、本发明的试验装置适配性好，可以适用于不同型号起落架进行试验。
附图说明
图1为本发明试验装置的正视图。
图2为本发明试验装置的俯视图。
图3为本发明中驱动装置的结构示意图。
图4为本发明中悬车装置的结构示意图。
图5为本发明中电磁铁滑块的结构示意图。
图6为本发明中悬索装置的结构示意图。
图中，1-轨道装置，2-驱动装置，3-悬车装置，4-电磁铁滑块，5-悬索装置.6-缓冲装置，7-起落架，21-调速电机，22-减速器，23-离合器，24-圆锥滚子轴承，25-刹车装置，26-驱动杆，31-驱动端头，32-导向板，33-导向轮，34-起落架安装板，41-内滑块，42-电磁铁，43-外筒安装板，44-外滚轮。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直线相连，也可以通过中间媒介简介相连，可以是两个元件内部的联通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据实际情况理解上述用语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明的一种飞机起落架机轮压索试验装置，结构如图1和图2所示，包括轨道装置1，驱动装置2，悬车装置3，电磁铁滑块4，悬索装置5，缓冲装置6，起落架7。轨道装置1安装于地面上并使用止动块压紧或焊接，以防因起落架7加速过快引起抖动；驱动装置2中调速电机及减速器应匹配试验起落架7重量以及转速要求 ，驱动杆的配重也应根据现实情况进行调整；悬车装置3的导向轮安装应正对轨道装置1，以限制其3个滚转及2个平动自由度，下方的起落架安装板也应按照试验需求打孔，不一定是等距孔；电磁铁滑块4的外筒安装孔应根据具体试验起落架决定直径，内滑块与轨道之间可以铺设滑垫以减小摩擦，外滚轮外侧因与轨道摩擦接触需足够光滑圆润；悬索装置5定位高度取决于试验具体要求；缓冲装置6应具有足够缓冲长度与吸能能力。
试验前按照试验要求调整悬车装置4的安装孔位以调整起落架7的压缩量，调整驱动装置2中驱动杆一端的配重，调整悬索装置5的位置。试验时起落架7在驱动装置2的带动下先在轨道装置1的环形轨道上加速，达到试验要求速度后从环形轨道进入直轨道，压过悬索装置5上的试验索，最终在缓冲装置6作用下停止运动。在试验过程中，实时监测试验参数包括驱动装置2电机速度、起落架7缓冲器压缩量、起落架7速度、悬索装置5索的响应。通过实时监测起落架7缓冲器压缩量以确定起落架7在整个过程中是否有偏移；通过监测电机速度与起落架7速度以确定起落架7是否达到试验要求速度，达到试验要求速度后断开电磁铁滑块4使起落架7变轨道；通过监测悬索装置5索的响应以了解索的波动情况。
所述的轨道装置1包括环形轨道与直轨道，二者过渡衔接，均为上下两层设计，环形轨道上开口为导向槽，主要对起落架7在分离点的运动起导向作用，环形轨道的内轨道下方连接电磁铁滑块4。直轨道上方末端用于固定缓冲装置6。
参照图3所示，所述的驱动装置2包括调速电机21、减速器22、离合器23、圆锥滚子轴承24、刹车装置25以及驱动杆26。调速电机21与减速器22一般搭配选用，以满足驱动要求；离合器23与刹车装置25均用于机构运行状态不理想时将起落架7快速刹停，断开驱动力的输入以保证试验安全性；圆锥滚子轴承主要用于承担机构重量以及均衡偏心力；起落架7在导向槽内做圆周运动达到压索速度后需要沿直轨道滑跑，因此需要考虑两种情况下的驱动机构的设计，驱动杆与悬车装置3驱动端头处连接使用拨叉，以便起落架7从环形轨道进入直轨道没有干涉。
参照图4所示，所述的悬车装置3包括包括驱动端头31、导向板32、导向轮33与起落架安装板34。驱动端头与驱动装置2的驱动杆26拨叉接触以传递驱动力，导向板32主要对起落架7的运动提供导向作用，导向轮与轨道装置1内表面接触以限制滚转与平动的自由度，起落架安装板上可以根据试验要求预留安装空位，以实现起落架7不同轮胎压缩量下的安装。
参照图5所示，所述的电磁铁滑块4包括内滑块41、电磁铁42、外筒安装板43、外滚轮44，内滑块41与轨道装置1环形轨道相连，电磁铁42一端与内滑块41相连，外筒安装板43上的安装孔由试验起落架7外筒决定直径，作用是固定起落架限制其自由摆动，当起落架7达到压索速度时电磁铁断开连接，起落架7进入直轨道，外滚轮44可使起落架在离心力作用时压紧直轨道。
参照图6所示，所述的悬索装置5安装用于起落架7加速完成后的拦阻索，可以通过螺栓安装于轨道装置1外轨道的下方。若对于拦阻索长度或安装形式有具体要求，可在轨道上开通孔或断开以便拦阻索穿过。
本发明具体应用途径很多，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 (6)
1.一种飞机起落架机轮压索试验装置，其特征在于，包括轨道装置(1)、驱动装置(2)、悬车装置(3)、电磁铁滑块(4)、悬索装置(5)、缓冲装置(6)和起落架(7)；
轨道装置(1)包括环形轨道和直轨道，二者过渡衔接，环形轨道用于支撑起落架(7)于其上加速滑跑，直轨道用于实现加速后的起落架机轮压索；
驱动装置(2)安装于环形轨道的中心位置，用于提供起落架(7)于环形轨道上加速滑跑的动力；驱动装置(2)与悬车装置(3)相连，传递驱动力，悬车装置(3)与起落架(7)通过安装孔连接；
电磁铁滑块(4)安装于环形轨道的下方，绕环形轨道滑动，该电磁铁滑块(4)与起落架(7)的外筒相连，用于起落架(7)在环形轨道与直轨道之间切换；
悬索装置(5)安装于直轨道下方的地面上，方向垂直于直轨道，用于悬挂拦阻索；
缓冲装置(6)安装于直轨道的末端，用于制动悬车装置(3)；
所述的悬车装置(3)包含驱动端头(31)、导向板(32)、导向轮(33)及起落架安装板(34)；驱动端头(31)与驱动装置的驱动杆拨叉接触以传递驱动力；导向板(32)提供导向作用，用于起落架(7)在环形轨道与直轨道之间的分离点过渡；导向轮(33)与轨道装置(1)接触，用于限制悬车装置(3)滚转与平动的自由度；起落架安装板(34)上设有不同的安装孔，能够根据试验要求调整起落架(7)的机轮压缩量，实现不同压缩量工况下的试验要求。
2.根据权利要求1所述的飞机起落架机轮压索试验装置，其特征在于，所述轨道装置中的环形轨道与直轨道均为上下两层设计，环形轨道的上层设有圆形环孔用于驱动装置与悬车装置相连，下层用于电磁铁滑块滑跑。
3.根据权利要求1所述的飞机起落架机轮压索试验装置，其特征在于，所述驱动装置包括调速电机(21)、减速器(22)、离合器(23)、圆锥滚子轴承(24)、刹车装置(25)以及驱动杆(26)；调速电机(21)位于最下方与地面固定，减速器(22)位于调速电机上方，调速电机输出轴与减速器(22)输入端相连；离合器(23)位于减速器(22)上方，离合器(23)与减速器(22)通过轴连接；离合器上方依次设置圆锥滚子轴承(24)、刹车装置(25)及驱动杆(26)，驱动杆的下端面连接有光轴，其依次穿过刹车装置(25)和圆锥滚子轴承(24)后，与离合器(23)连接。
4.根据权利要求1所述的飞机起落架机轮压索试验装置，其特征在于，所述电磁铁滑块包括内滑块(41)、电磁铁(42)、外筒安装板(43)及外滚轮(44)；内滑块(41)设在环形轨道上，电磁铁(42)一端与内滑块(41)固定连接，另一端与外筒安装板(43)以及外滚轮(44)固定连接，电磁铁(42)通电时两端连接，断电时分离，外筒安装板(43)上设有通孔与起落架外筒连接，并用于限制起落架前后摆动；当起落架(7)加速到指定速度时电磁铁断电，电磁铁一端、外筒安装板(43)、外滚轮(44)与起落架(7)一起脱离环形轨道进入直轨道，外滚轮(44)用于起落架(7)进入直轨道时在离心力作用下压紧直轨道。
5.一种飞机起落架机轮压索试验装置的试验方法，基于权利要求1-4中任意一项所述的试验装置，其特征在于，包括步骤如下：
试验准备：按照试验要求调整起落架的压缩量，起落架上方与悬车装置相连，通过调整悬车装置的安装孔位调整压缩量；按照试验所用起落架以及试验要求的预定转速调整驱动装置中驱动杆一端的配重；将缓冲装置复位；按照试验要求调整悬索装置的位置，悬索装置平移或转动来模拟偏心偏航的机轮压索工况；
试验过程中，起落架在驱动装置的动力作用下在轨道装置的环形轨道上加速滑跑，达到指定速度后脱离电磁铁滑块从环形轨道进入直轨道，压过悬索装置上的拦阻索，最终在缓冲装置作用下停止运动。
6.根据权利要求5所述的飞机起落架机轮压索试验装置的试验方法，其特征在于，所述试验方法具体包括：在试验过程中，实时监测试验参数包括：驱动装置电机速度、起落架缓冲器压缩量、起落架速度、悬索装置中拦阻索的动态响应；通过实时监测起落架缓冲器压缩量以确定起落架在整个过程中是否有偏移；通过监测电机速度与起落架速度以确定起落架是否达到试验要求速度，达到试验要求速度后断开电磁铁滑块使起落架变轨道；通过监测悬索装置中拦阻索的动态响应以获取拦阻索的振动情况。
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