CN111099036B

CN111099036B - 一种起落架弹射主传力结构疲劳试验装置及其试验方法

Info

Publication number: CN111099036B
Application number: CN201911153854.2A
Authority: CN
Inventors: 聂宏; 陈虎; 魏小辉; 房兴波; 张钊; 王添翼
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: CN111099036A

Abstract

本发明提供了一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置及试验方法，装置包括弹射杆、旋转套筒、上扭力臂、下扭力臂、弹射载荷加载机构、牵制载荷加载机构和主传力装置固定机构；试验方法主要包括以下步骤：(1)试验件的安装固定；(2)弹射加载装置机构的安装固定；(3)牵制加载装置机构的安装固定；(4)循环加载试验；(5)最大弹射力工况的剩余强度试验。本发明测定了主传力结构的疲劳寿命；采用液压作动缸加载，载荷平稳，连续性好；试验装置的布置和安装可以准确模拟主传力结构真实工况，同时施工安装简单，降低了试验规模，节约试验成本。

Description

一种起落架弹射主传力结构疲劳试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及起落架弹射主传力结构疲劳试验技术领域，具体涉及一种起落架弹射主传力结构疲劳试验装置及其试验方法。

背景技术

舰载飞机在航母上起飞方式有自主起飞、滑跃起飞、弹射起飞三种方式，其中弹射起飞分为蒸汽弹射及电磁弹射等。而弹射起飞具有效率高，弹射周期短，弹射简便，不区分起落架型号等优势，能够充分发挥起落架和航母的作战性能，是未来发展的必然方向。

飞机弹射起飞时，弹射器上的拖梭连接前起落架弹射杆，同时连接前起落架的牵制装置，然后由拖梭及飞机发动机同时施加载荷，当达到弹射起飞载荷时，牵制装置瞬间释放，由拖梭提供驱动力通过前起落架传递载荷牵引飞机加速滑跑，完成起飞。然而由于弹射时，反复的瞬间弹射载荷和牵制载荷对弹射起飞主传力结构的抗疲劳能力提出巨大的考验，并进而影响到起落架整个弹射起飞的成功。因此，研究弹射过程中起落架主传力结构的抗疲劳能力，暴露疲劳薄弱部位，可以为改进设计提供依据，并检验材料、锻件以及生产工艺质量。

目前起落架牵制弹射传力结构疲劳试验在国内尚无相关公开试验研究报道，国外在该方面研究起步较早，但公开内容极少。并且在目前公开的专利中并无相关研究。相关文献多为起落架弹射过程的理论分析、起落架弹射起飞动力学软件仿真研究、起落架弹射起飞参数优化等，并没有相关的疲劳试验研究。因此，需要对该问题做进一步的试验模拟研究。

发明内容

发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种起落架弹射主传力结构疲劳试验装置及其试验方法，模拟飞行器主传力结构在弹射起飞过程中的真实疲劳受载情况。

技术方案：一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置，包括弹射杆、旋转套筒、上扭力臂、下扭力臂、弹射载荷加载机构、牵制载荷加载机构和主传力装置固定机构；还包括两根相对设置的竖梁，沿垂直于竖梁方向分别设有上梁和下梁；

所述弹射载荷加载机构包括弹射液压作动筒、弹射杠杆和弹射连杆；所述弹射杠杆通过弹射支座耳片固定在竖梁外侧；所述弹射连杆通过弹射加载万向夹具与弹射杆连接；所述弹射加载作动筒一端与弹射杠杆相连，另一端固定连接在作动筒支座上；作动筒支座固定于竖梁外侧；

所述牵制载荷加载机构包括牵制加载液压作动筒，所述牵制加载液压作动筒底部通过固定夹板固定于竖梁上，端部与牵制加载耳片的法兰支座连接；所述牵制加载耳片另一端通过卡爪结构分别连接上扭力臂和下扭力臂；

所述主传力装置固定机构设置于上梁与下梁之间，包括上固定垫块、下固定垫块、轮轴模拟套筒、模拟活塞杆轴、固定垫片以及固定套筒；所述上固定垫块固定于上梁上；所述下固定垫块固定于下梁；上固定垫块和下固定垫块之间设有模拟活塞杆轴；所述模拟活塞杆轴外部沿径向依次套装有轮轴模拟套筒和固定套筒；所述固定套筒上端面固定于上固定垫块，所述模拟活塞杆轴下部套装有旋转套筒；旋转套筒一端连接弹射杆，另一端连接下扭力臂；所述轮轴模拟套筒连接上扭力臂；所述旋转套筒和模拟轮轴套筒之间设有固定垫片。

进一步地，还包括固定支架，所述固定支架为三角形支架，设有2组，分别设置于装置两侧，用于保证装置直立放置。

进一步地，所述卡爪结构包括卡爪连接部和卡爪固定部，所述卡爪连接部用于引出卡爪加载点，卡爪固定部分为两组，分别通过万向接头连接上扭力臂和下扭力臂。

进一步地，所述上固定垫块由左右两块垫块拼接而成。

进一步地，所述竖梁两端上部还设有用于固定竖梁的顶梁。

一种利用上述装置进行的疲劳试验方法，包括以下步骤：

步骤1：按照起落架的弹射工况对弹射加载机构和牵制加载机构进行安装，保证弹射和牵制载荷的方向与真实起落架弹射起飞工况相同；

步骤2：将模拟活塞杆轴、下固定垫块、旋转套筒、模拟轮轴套筒、固定套筒装配好，并移至下梁上固定，通过两块上固定垫块对固定套筒和模拟活塞杆轴上端进行固定；

步骤3：分别将弹射载荷加载机构和牵制载荷加载机构组装在主传力装置固定机构上，在装夹的时候保证弹射杆载荷加载角度；

步骤4：循环加载载荷，包括循环牵制载荷加载和循环弹射载荷加载，结束后对弹射杆、旋转套筒、上下扭力臂、万向接头及连接轴进行分解探伤检查，允许不分解衬套；一次循环试验加载包括一次牵制载荷加载和一次弹射载荷加载；每次循环试验过程中，弹射载荷达到最大时，保载一段时间后卸载；

步骤5：循环加载试验完成后，如果试验件未出现裂纹或破损，则进行最大弹射力工况的剩余强度试验。

有益效果：本发明提供的飞行器主传力结构疲劳试验装置及试验方法，实现了在实验室中模拟起落架牵制和弹射过程中主传力结构的疲劳试验，预测了主传力结构的疲劳寿命；采用液压作动缸加载，载荷平稳，连续性好；试验装置的布置和安装可以准确模拟主传力结构真实工况，同时施工安装简单，降低了试验规模，节约试验成本。

附图说明

图1为起落架弹射主传力结构疲劳试验装置的主视图；

图2为起落架弹射主传力结构疲劳试验装置的侧视图；

图3为弹射载荷加载机构示意图；

图4为牵制载荷加载机构示意图；

图5为主传力装置固定机构示意图。

附图标记说明：

1-弹射杆；2-旋转套筒；3-上扭力臂；4-下扭力臂；5-竖梁；6-顶梁；7-上梁；8-下梁；9-弹射液压作动筒；10-弹射杠杆；11-弹射支座耳片；12-牵制液压作动筒；13-固定支架；14-固定夹板；15-弹射连杆；16-弹射加载万向夹具；17-牵制加载耳片；18-卡爪连接部；19-卡爪固定部；20-下固定垫块；21-上固定垫块；22-固定套筒；23-模拟轮轴套筒；24-固定垫片；25-模拟活塞杆轴；26-万向接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示的一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置，包括弹射杆1、旋转套筒2、上扭力臂3、下扭力臂4、弹射载荷加载机构、牵制载荷加载机构和主传力装置固定机构。还包括两根相对设置的竖梁5，沿垂直于竖梁5方向分别设有上梁7和下梁8。竖梁5顶端还设有用于固定的顶梁6。

如图2所示，竖梁结构由固定支架13支撑。固定支架13为三角形支架，设有2组，分别设置于装置两侧，用于保证装置直立放置。

如图3所示为本装置的弹射载荷加载机构，包括弹射液压作动筒9、弹射杠杆10和弹射连杆15。弹射杠杆10通过弹射支座耳片11固定在竖梁5外侧。弹射连杆15通过弹射加载万向夹具16与弹射杆1连接。弹射加载作动筒9一端与弹射杠杆10相连，另一端固定连接在作动筒支座上。作动筒支座固定于竖梁5外侧。

图4给出了本装置的牵制载荷加载机构设计方案，包括牵制液压作动筒12。牵制液压作动筒12底部通过固定夹板14固定于竖梁5上，端部与牵制加载耳片17的法兰支座连接。牵制加载耳片17另一端为卡爪结构，包括卡爪连接部18和卡爪固定部19。卡爪连接部18用于引出卡爪加载点，卡爪固定部19分为两组，分别通过万向接头26连接上扭力臂3和下扭力臂4。

图5为本发明提供的主传力装置固定机构，设置于上梁7与下梁8之间，包括上固定垫块21、下固定垫块20、轮轴模拟套筒23、模拟活塞杆轴25、固定垫片24以及固定套筒22。上固定垫块21固定于上梁7上，包括左右两块固定垫块。下固定垫块20固定于下梁8。上固定垫块21和下固定垫块20之间设有模拟活塞杆轴25。模拟活塞杆轴25外部沿径向依次套装有轮轴模拟套筒23和固定套筒22。固定套筒22上端面固定于上固定垫块21，模拟活塞杆轴25下部套装有旋转套筒2。旋转套筒2一端连接弹射杆1，另一端连接下扭力臂4。轮轴模拟套筒23连接上扭力臂3。旋转套筒2和轮轴模拟套筒23之间设有固定垫片24。

采用本发明提供的起落架弹射起飞过程主传力结构疲劳试验装置进行疲劳试验，具体步骤如下所示：

步骤1：按照起落架的弹射工况对弹射加载机构和牵制加载机构进行安装，保证弹射和牵制载荷的方向与真实起落架弹射起飞工况相同。

步骤2：将模拟活塞杆轴、下固定垫块、旋转套筒、模拟轮轴套筒、固定套筒装配好，并移至下梁上固定，通过两块上固定垫块对固定套筒和模拟活塞杆轴上端进行固定。

步骤3：分别将弹射载荷加载机构和牵制载荷加载机构组装在主传力装置固定机构上，在装夹的时候保证弹射杆载荷加载角度。

步骤4：循环加载载荷，包括循环牵制载荷加载和循环弹射载荷加载，结束后对弹射杆、旋转套筒、上下扭力臂、万向接头及连接轴进行分解探伤检查，允许不分解衬套；一次循环试验加载包括一次牵制载荷加载和一次弹射载荷加载；每次循环试验过程中，弹射载荷达到最大时，保载一段时间后卸载。

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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置，其特征在于：包括弹射杆（1）、旋转套筒（2）、上扭力臂（3）、下扭力臂（4）、弹射载荷加载机构、牵制载荷加载机构和主传力装置固定机构；还包括两根相对设置的竖梁（5），沿垂直于竖梁（5）方向分别设有上梁（7）和下梁（8）；

所述弹射载荷加载机构包括弹射液压作动筒（9）、弹射杠杆（10）和弹射连杆（15）；所述弹射杠杆（10）通过弹射支座耳片（11）固定在竖梁（5）外侧；所述弹射连杆（15）通过弹射加载万向夹具（16）与弹射杆（1）连接；所述弹射加载作动筒（9）一端与弹射杠杆（10）相连，另一端固定连接在作动筒支座上；作动筒支座固定于竖梁（5）外侧；

所述牵制载荷加载机构包括牵制液压作动筒（12），所述牵制液压作动筒（12）底部通过固定夹板（14）固定于竖梁（5）上，端部与牵制加载耳片（17）的法兰支座连接；所述牵制加载耳片（17）另一端通过卡爪结构分别连接上扭力臂（3）和下扭力臂（4）；

所述主传力装置固定机构设置于上梁（7）与下梁（8）之间，包括上固定垫块（21）、下固定垫块（20）、轮轴模拟套筒（23）、模拟活塞杆轴（25）、固定垫片（24）以及固定套筒（22）；所述上固定垫块（21）固定于上梁（7）上；所述下固定垫块（20）固定于下梁（8）；上固定垫块（21）和下固定垫块（20）之间设有模拟活塞杆轴（25）；所述模拟活塞杆轴（25）外部沿径向依次套装有轮轴模拟套筒（23）和固定套筒（22）；所述固定套筒（22）上端面固定于上固定垫块（21），所述模拟活塞杆轴（25）下部套装有旋转套筒（2）；旋转套筒（2）一端连接弹射杆（1），另一端连接下扭力臂（4）；所述轮轴模拟套筒（23）连接上扭力臂（3）；所述旋转套筒（2）和轮轴模拟套筒（23）之间设有固定垫片（24）。

2.根据权利要求1所述的一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置，其特征在于：还包括固定支架（13），所述固定支架（13）为三角形支架，设有2组，分别设置于装置两侧，用于保证装置直立放置。

3.根据权利要求1所述的一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置，其特征在于：所述卡爪结构包括卡爪连接部（18）和卡爪固定部（19），所述卡爪连接部（18）用于引出卡爪加载点，卡爪固定部（19）分为两组，分别通过万向接头（26）连接上扭力臂（3）和下扭力臂（4）。

4.根据权利要求1所述的一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置，其特征在于：所述上固定垫块（21）由左右两块垫块拼接而成。

5.根据权利要求1所述的一种起落架弹射过程主传力结构疲劳试验装置，其特征在于：所述竖梁（5）两端上部还设有用于固定竖梁的顶梁（6）。