CN111846283A - 一种起落架气动载荷试验装置及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种起落架气动载荷试验装置及其设计方法。所述起落架气动载荷试验装置包括安装型架及加载装置；所述加载装置上设有施加点，所述安装型架上设有加载点；在静态时，所述加载点与起落架轮轴中心点在侧向、垂向投影面上的位置相对应；在所述施加点的驱动下，所述加载点可侧向、航向、垂向位移，且所述加载点位移轨迹与所述起落架位移轨迹匹配。与相关技术相比，本发明所提供起落架气动载荷试验装置真实模拟起落架在受气动载荷影响下的收放；结构新颖，可靠性高，重复拆装方便。

Description

一种起落架气动载荷试验装置及其设计方法

技术领域

本发明涉及一种起落架气动载荷试验装置及其设计方法。

背景技术

起落架是飞机下部用于起飞降落或地面滑行时支撑飞机并用于地面移动的附件装置。所述起落架包括主转轴和设于所述主转轴一端的机轮。所述主转轴将机轮连接在飞机上，并将着陆和滑行中的撞击载荷传递给飞机。因此，起落架是唯一的支撑整架飞机的部件，是飞机不可分缺的一部分。

在起落架设计中，起落架收放试验是一种常见的功能性能试验，主要用来验证产品的收放功能性能是否满足设计要求，并可设定单点故障，验证收放系统的可靠性，是产品试验其功能性能的一项重要性能试验。

常规的起落架功能性能试验中，只单纯进行空载或通过简易的滑轮和配重机构进行气动载荷模拟的收放试验。而真实情况下，由于飞机在起飞、降落过程中具有航向及垂向速度，起落架在收放过程中会受到因与气流相对运动而产生的与飞机飞行方向相反的载荷，此载荷与飞机飞行速度，起落架收放速度、收放轨迹及迎风面积均有关系。因此，常规的起落架功能性能试验以满足不了试验要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种起落架气动载荷试验装置及其设计方法，解决在起落架气动载荷加载试验中气动载荷的模拟加载。

本发明的技术方案是：一种起落架气动载荷试验装置包括用于固定起落架的安装型架及用于对所述安装型架上的起落架加载气动载荷的加载装置；

所述加载装置上设有施加点，所述安装型架上设有一与所述施加点连接的加载点；在静态时，所述加载点与起落架轮轴中心点在侧向、垂向投影面上的位置相对应；在所述施加点的驱动下，所述加载点可侧向、航向、垂向位移，且所述加载点位移轨迹与所述起落架位移轨迹匹配。

上述方案中，针对在起落架气动载荷加载试验中气动载荷的施加模拟，通过对侧向、航向、垂向位移及载荷的双变量协调控制加载，真实模拟起落架在收放过程中受到的不断变化的气动载荷，尤其适用于运动轨迹较为复杂的起落架气动载荷加载试验。

优选的，所述加载装置包括加载底座、垂直立柱、水平梁、垂向驱动组件、侧向驱动组件和航向驱动组件；所述垂直立柱设于所述加载底座上，所述水平梁与所述垂直立柱滑动连接；所述侧向驱动组件设于所述水平梁上；所述施加点设于所述航向驱动组件上，所述航向驱动组件设于所述侧向驱动组件上；在所述垂向驱动组件的驱动下，所述水平梁上的侧向驱动组件、航向驱动组件及施加点垂向位移；在所述侧向驱动组件的驱动下，所述航向驱动组件及其上的施加点侧向位移；并在所述航向驱动组件的驱动下，所述加载点航向位移。

优选的，所述垂向驱动组件包括垂向驱动电机和设于所述垂直立柱上的垂向导轨，所述水平梁通过所述垂向导轨与所述垂直立柱滑动连接，所述垂向驱动电机设于所述水平梁上并通过所述垂向导轨实现导向驱动。

优选的，所述垂向驱动组件包括对所述水平梁的垂向位移起平衡作用的配重块，所述配重块通过连接于所述水平梁上的平衡钢丝绳滑动设于所述垂直立柱内。

优选的，所述侧向驱动组件包括侧向驱动电机和设于所述水平梁上的侧向导轨，所述侧向驱动电机通过所述侧向导轨实现导向驱动；所述航向驱动组件固定于所述侧向驱动电机上。

优选的，所述施加点和加载点通过加载钢丝绳连接。

优选的，所述安装型架上设有假轮组件，所述假轮组件安装于所述起落架的轮轴上。

优选的，还包括用于测量起落架在收放过程中主转轴的旋转角度并反馈的角度传感器，所述角度传感器安装在所述起落架的主转轴和安装型架之间。

优选的，所述角度传感器通过安装支座与所述安装型架连接；所述角度传感器包括定子和转子，所述定子安装在所述安装支座上，所述转子安装在所述主转轴上。

本发明还提供一种上述起落架气动载荷试验装置的设计方法，包括：

以起落架轮轴中心点为参考点分解起落架收放运动轨迹，分别根据其在侧向、航向、垂向的位置，设计所述加载装置的尺寸及三个方向的位移形成；

根据起落架轮轴中心点的位移载荷谱，设计所述加载装置侧向、垂向的位移驱动速度、加速度及航向上施加点的加载载荷、驱动速度及加速度；

根据起落架装机接口及姿态，设计所述安装型架，并调整起落架轮轴中心点在侧向、垂向投影面上与加载点位置相对应，并保证述加载点位移轨迹与所述起落架位移轨迹匹配；

根据起落架收放原理，设计加载控制软件和角度传感器；所述角度传感器用于测量起落架在收放过程中，主转轴的旋转角度，并将角度信息反馈给加载控制软件；所述加载控制软件中集成起落架的运动轨迹模型，使所述加载点的位移、载荷的控制通过所述角度传感器的反馈控制；

启动起落架收放控制系统和加载控制软件，使起落架在收放过程中，随起落架的运动进行气动载荷加载。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、真实模拟起落架在受气动载荷影响下的收放；对于运动轨迹较为复杂的起落架收放试验，所述试验装置结构新颖，可靠性高，重复拆装方便，并可更改相应的尺寸及设计参数，应用于其它类型起落架的安装及收放试验；

二、解决了起落架收放过程中，气动载荷跟随加载时位移与载荷协调控制的问题；通过模块化的设计，节约成本，且极大程度地提高了试验效率，实施方便，适应性广。

附图说明

图1为本发明提供的起落架气动载荷试验装置的加载原理示意图；

图2为本发明提供的起落架气动载荷试验装置中的加载装置的主视结构示意图；

图3为本发明提供的起落架气动载荷试验装置中的加载装置的俯视结构示意图；

图4为本发明提供的起落架气动载荷试验装置中的角度传感器的结构示意。

附图中，1-安装型架、11-假轮组件、12-加载点、2-加载装置、21-加载底座、22-垂直立柱、23-水平梁、24-垂向驱动组件、241-垂向驱动电机、242-垂向导轨、243-平衡钢丝绳、244-配重块、25-侧向驱动组件、251-侧向驱动电机、252-侧向导轨、26-航向驱动组件、261-施加点、27-加强梁、28-支撑立柱、3-加载钢丝绳、4-角度传感器、41-定子、42-转子、5-安装支座、10-起落架、101-主转轴、102-起落架轮轴中心点。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1~3所示，本实施例提供的一种起落架气动载荷试验装置包括安装型架1、加载装置2、加载钢丝绳3、角度传感器4和安装支座5。

所述安装型架1用于固定起落架10。所述起落架10的主转轴与所述安装型架1的上端通过螺栓固定。所述安装型架1上设有假轮组件11，所述假轮组件11与起落架10的轮轴配合。即，在试验中，所述假轮组件11模拟为起落架10的机轮。所述安装型架1通过地脚螺栓固定在地面基础上。

所述加载装置2设于所述安装型架1的旁侧，用于对所述安装型架1上固定的起落架加载气动载荷。

所述加载装置2包括加载底座21、垂直立柱22、水平梁23、垂向驱动组件24、侧向驱动组件25和航向驱动组件26。

所述加载底座21通过地脚螺栓固定在地面基础上。所述垂直立柱22的数量为两个，间隔设于所述加载底座21上。且在两个所述垂直立柱22之间通过螺栓安装有多个加强梁27。两个所述垂直立柱22各自通过与地面连接的支撑立柱28支撑加固。

所述垂向驱动组件21包括垂向驱动电机241、垂向导轨242、平衡钢丝绳243和配重块244。所述垂向导轨242设于所述垂直立柱22上。所述水平梁23通过所述垂向导轨242与所述垂直立柱22滑动连接。所述垂向驱动电机241设于所述水平梁23上并通过所述垂向导轨242实现导向驱动。所述平衡钢丝绳243一端与所述水平梁23连接，另一端与所述配重块244连接，所述配重块244在所述水平梁23垂向位移时起平衡作用。所述配重块244滑动设于所述垂直立柱22内。

所述侧向驱动组件25包括侧向驱动电机251和设于所述水平梁23上的侧向导轨252。所述侧向驱动电机251通过所述侧向导轨252实现导向驱动。所述侧向导轨252的滑动方向与所述垂向导轨242滑动方向垂直。所述航向驱动组件26固定于所述侧向驱动电机251上，并跟随侧向驱动电机251一同移动。

如图1所示，所述航向驱动组件26为航向驱动电机，其上设有施加点261。所述安装型架1上设有一与所述施加点261通过加载钢丝绳3连接的加载点12。在静态时，所述加载点12与起落架轮轴中心点102在侧向、垂向投影面上的位置相对应（重合）。

所述垂向驱动电机241启动时，通过其输出轴上的齿轮与垂直立柱22上的齿条，使所述垂向驱动电机241与齿条啮合运动，此时，所述垂向驱动电机241驱动所述水平梁23及其上的侧向驱动组件25、航向驱动组件26及施加点261沿所述垂向导轨242垂向位移。同时，在所述侧向驱动电机251的驱动下，所述航向驱动组件26及其上的施加点261侧向位移（所述侧向驱动电机251驱动原理与垂向驱动电机相同）。并在所述航向驱动组件26的驱动下，收卷所述加载钢丝绳3迫使所述加载点12航向位移。

在上述所述施加点261的位移驱动下，所述加载点12可侧向、航向、垂向位移，且所述加载点位移轨迹与所述起落架位移轨迹匹配。所述加载点的位置为起落架轮轴中心点的气动载荷合力射线与所述加载点在垂向、侧向、航向平面上的交点，且随角度及角速度而变化。

所述侧向、航向、垂向位移可以看作为三维直角坐标系中对应的X、Y、Z方向的位移。其中，X、Y在水平面内，航向只有一个如图1所示的方向。

如图1、4所示，所述起落架10的主转轴101和安装型架1之间设有所述角度传感器4。所述角度传感器4包括定子41和转子42。所述定子41安装在所述安装支座5上，所述安装支座5通过螺栓与所述安装型架1连接。所述转子42安装在起落架10的主转轴101上。

本发明提供的一种起落架气动载荷试验装置的设计方法，包括：

以起落架轮轴中心点为参考点分解起落架收放运动轨迹，分别根据其在侧向、航向、垂向的位置，设计所述加载装置的尺寸及三个方向的位移形成。

根据起落架轮轴中心点的位移载荷谱，设计所述加载装置侧向、垂向的位移驱动速度、加速度及航向上施加点的加载载荷、驱动速度及加速度。

根据起落架装机接口及姿态，设计所述安装型架，并调整起落架轮轴中心点在侧向、垂向投影面上与加载点位置相对应，并保证述加载点位移轨迹与所述起落架位移轨迹匹配。

根据起落架收放原理，设计加载控制软件和角度传感器；所述角度传感器用于测量起落架在收放过程中，主转轴的旋转角度，并将角度信息反馈给加载控制软件。所述加载控制软件中集成起落架的运动轨迹模型，即将起落架轮轴中心点的时间、位移轨迹转化成主转轴的旋转角度、角速度及角加速度，并根据理论角度、角速度及角加速度信息，建立与侧向位移驱动电机、垂向位移驱动电机的驱动位移、速度、加速度及航向加载电机的加载载荷、驱动位移、速度及加速度相关的控制运动模型，使气动载荷加载点的位移、载荷的控制通过角度传感器的反馈来控制，使加载载荷为气动载荷合力并随角度及角速度变化，使电机加载点位置为起落架轮轴中心点的气动载荷合力射线与电机加载点所在垂向、侧向、航向平面上的交点并随角度及角速度变化。

根据起落架机轮，设计一套假轮组件，使其真实模拟装机机轮的重量，所述假轮组件配有力传感器及安装所述加载钢丝绳的接口，通过力传感器测量加载到起落架轮轴中心点的实际载荷。

启动起落架收放控制系统和加载控制软件，使起落架在收放过程中，随起落架的运动进行气动载荷加载。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种起落架气动载荷试验装置，其特征在于，包括用于固定起落架（10）的安装型架（1）及用于对所述安装型架（1）上的起落架（10）加载气动载荷的加载装置（2）；

所述加载装置（2）上设有施加点（261），所述安装型架（1）上设有一与所述施加点（261）连接的加载点（12）；在静态时，所述加载点（12）与起落架轮轴中心点（102）在侧向、垂向投影面上的位置相对应；在所述施加点（261）的驱动下，所述加载点（12）可侧向、航向、垂向位移，且所述加载点（12）位移轨迹与所述起落架（10）位移轨迹匹配。

2.根据权利要求1所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，所述加载装置（2）包括加载底座（21）、垂直立柱（22）、水平梁（23）、垂向驱动组件（24）、侧向驱动组件（25）和航向驱动组件（26）；所述垂直立柱（22）设于所述加载底座（21）上，所述水平梁（23）与所述垂直立柱（22）滑动连接；所述侧向驱动组件（25）设于所述水平梁（23）上；所述施加点（261）设于所述航向驱动组件（26）上，所述航向驱动组件（26）设于所述侧向驱动组件（25）上；在所述垂向驱动组件（24）的驱动下，所述水平梁（23）上的侧向驱动组件（25）、航向驱动组件（26）及施加点（261）垂向位移；在所述侧向驱动组件（25）的驱动下，所述航向驱动组件（26）及其上的施加点（261）侧向位移；并在所述航向驱动组件（26）的驱动下，所述加载点（261）航向位移。

3.根据权利要求2所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，所述垂向驱动组件（24）包括垂向驱动电机（241）和设于所述垂直立柱（22）上的垂向导轨（242），所述水平梁（23）通过所述垂向导轨（242）与所述垂直立柱（22）滑动连接，所述垂向驱动电机（241）设于所述水平梁（23）上并通过所述垂向导轨（242）实现导向驱动。

4.根据权利要求2或3所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，所述垂向驱动组件（24）包括对所述水平梁（23）的垂向位移起平衡作用的配重块（244），所述配重块（244）通过连接于所述水平梁（23）上的平衡钢丝绳（243）滑动设于所述垂直立柱（22）内。

5.根据权利要求2所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，所述侧向驱动组件（25）包括侧向驱动电机（251）和设于所述水平梁（23）上的侧向导轨（252），所述侧向驱动电机（251）通过所述侧向导轨（252）实现导向驱动；所述航向驱动组件（26）固定于所述侧向驱动电机（251）上。

6.根据权利要求1所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，所述施加点（261）和加载点（12）通过加载钢丝绳（3）连接。

7.根据权利要求1所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，所述安装型架上设有假轮组件，所述假轮组件安装于所述起落架的轮轴上。

8.根据权利要求1所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，还包括用于测量起落架（10）在收放过程中主转轴（101）的旋转角度并反馈的角度传感器（4），所述角度传感器（4）安装在所述起落架（10）的主转轴（101）和安装型架（1）之间。

9.根据权利要求8所述的起落架气动载荷试验装置，其特征在于，所述角度传感器（4）通过安装支座（5）与所述安装型架（1）连接；所述角度传感器（4）包括定子（41）和转子（42），所述定子（41）安装在所述安装支座（5）上，所述转子（42）安装在所述主转轴（101）上。

10.一种如权利要求1~9任一项所述的起落架气动载荷试验装置的设计方法，其特征在于，包括：

以起落架轮轴中心点为参考点分解起落架收放运动轨迹，分别根据其在侧向、航向、垂向的位置，设计所述加载装置的尺寸及三个方向的位移形成；

根据起落架轮轴中心点的位移载荷谱，设计所述加载装置侧向、垂向的位移驱动速度、加速度及航向上施加点的加载载荷、驱动速度及加速度；

根据起落架装机接口及姿态，设计所述安装型架，并调整起落架轮轴中心点在侧向、垂向投影面上与加载点位置相对应，并保证述加载点位移轨迹与所述起落架位移轨迹匹配；

根据起落架收放原理，设计加载控制软件和角度传感器；所述角度传感器用于测量起落架在收放过程中，主转轴的旋转角度，并将角度信息反馈给加载控制软件；所述加载控制软件中集成起落架的运动轨迹模型，使所述加载点的位移、载荷的控制通过所述角度传感器的反馈控制；

启动起落架收放控制系统和加载控制软件，使起落架在收放过程中，随起落架的运动进行气动载荷加载。

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