CN111929019A - 模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于冲击动力学领域，特别涉及一种模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置，包括：吊篮，设置在竖直滑动设置在多根实验台架立柱之间；提升机构，底端活动连接至吊篮的顶端；飞机起落架，设置在吊篮的底端；滑车台轨道，水平铺设在地面上；滑车台，滑动设置在滑车台轨道上，其顶板作为滑车测力平台；滑车台推进装置，用于为滑车台提供推力；释放控制系统，用于控制提升机构以及滑车台推进装置；数据采集系统，用于数据采集。本申请的模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置，能够满足舰载机起落架着舰冲击试验要求，确保地面工况与工程实际工况的一致性，且能够实现地面的舰载机拦阻、越障等模拟试验，具有广阔的应用前景。

Description

模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置

技术领域

本申请属于冲击动力学领域，特别涉及一种模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置。

背景技术

对于一些飞机，例如舰载机，在试飞之前需要进行舰载机着舰、短距离滑跑、越过障碍物和拦阻的模拟试验，考核起落架在着舰过程中的强度刚度是否满足设计要求。

目前针对飞机落震试验，常常采用台架式飞机起落架落震试验装置，一般通过机轮带转装置，带动起落架轮胎转动，等效模拟起落架真实触舰/触地过程中轮胎与舰体/地面之间的相互运动。但起落架真实触舰/触地过程中，起落架轮胎处于非转动状态，舰体/地面相对起落架高速运动，与常规试验装置模拟的工况不完全一致。

因此，亟需一种考虑舰载机起落架着舰、短距离滑跑、越过障碍物和拦阻等过程的地面试验装置。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置。

本申请公开了一种模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置，其特征在于，包括设置在预定试验区域内的提升机构、吊篮、实验台架立柱、飞机起落架、滑车台轨道、滑车台、滑车台推进装置、释放控制系统以及数据采集系统；其中

所述吊篮设置在多根竖直安装的所述实验台架立柱之间，且所述吊篮能够沿竖直方向往复滑动；

所述提升机构位于所述吊篮竖直顶部，所述提升机构的顶端进行固定，其底端活动连接至所述吊篮的顶端，用于带动所述吊篮竖直滑动，以及受控的与所述吊篮脱离，以释放所述吊篮；

所述飞机起落架设置在所述吊篮的底端，且在所述吊篮被释放后，能够跟随所述飞机起落架一起自由下落；

所述滑车台轨道位于所述飞机起落架的底部，且沿水平方向铺设在所述预定试验区域地面上；

所述滑车台位于所述飞机起落架的底部，且滑动设置在所述滑车台轨道上，另外，所述滑车台的顶板作为滑车测力平台；

所述滑车台推进装置设置在所述滑车台轨道的一侧，用于为所述滑车台的滑动提供推力；

所述释放控制系统用于控制所述提升机构对所述吊篮进行释放，以及控制所述滑车台推进装置对所述滑车台的进行推动，所述释放控制系统配置成，能够确保所述吊篮和飞机起落架自由下落过程中，所述飞机起落架的轮子正好撞击在滑车测力平台上；

所述数据采集系统包括设置在飞机起落架上的位移传感器、接触设置在所述滑车测力平台底面的三向力传感器以及设置在所述滑车台轨道旁边的高速摄像机，所述数据采集系统用于在所述飞机起落架的轮子正好撞击在滑车测力平台上时，进行数据采集。

根据本申请的至少一个实施方式，所述滑车台轨道在滑车台高速运动情况下，最大动挠度不大于0.2mm。

根据本申请的至少一个实施方式，所述滑车台台面长度不低于所述飞机起落架着舰到完全回弹过程时间内所述滑车台相对应的水平移动距离。

根据本申请的至少一个实施方式，所述滑车台推进装置采用膨胀气缸推进，推进总行程不大于6m，最大推进速度为80m/s。

根据本申请的至少一个实施方式，所述飞机起落架顶部通过过渡夹具设置在所述吊篮的底端，能够通过所述过渡夹具调整所述飞机起落架的俯仰角和偏转角。

根据本申请的至少一个实施方式，所述提升机构的底端通过释放锁活动连接至所述吊篮的顶端。

根据本申请的至少一个实施方式，所述的地面试验装置还包括飞机升力模拟系统，所述飞机升力模拟系统用于对机翼升力的进行模拟，且在试验过程中施加的机翼升力保持为定值。

根据本申请的至少一个实施方式，所述飞机升力模拟系统包括：

空气作动筒，所述空气作动筒的顶端进行固定，其底端固定连接至所述吊篮的顶部；

仿升贮气罐，所述仿升贮气罐与空气作动筒连接，用于为所述空气作动筒提供恒定气源。

根据本申请的至少一个实施方式，所述的地面试验装置还包括配重块，所述配重块设置在所述吊篮内部的正中心位置处，用于模拟所述飞机起落架上方飞机结构的等效质量。

根据本申请的至少一个实施方式，所述的地面试验装置还包括滑车刹车及拦阻装置，所述滑车刹车及拦阻装置设置在所述滑车台轨道的远离所述滑车台推进装置的一侧，用于实现高速运动的滑车台在试验完成后的制动刹车。

本申请至少存在以下有益技术效果：

本申请的模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置，能够满足舰载机起落架着舰冲击试验要求，确保地面工况与工程实际工况的一致性，并且能够根据需要实现地面的舰载机拦阻、越障等模拟试验，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本申请模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

需要理解的是，在本申请的描述中可能涉及到的技术术语，例如“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1对本申请的模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置做进一步详细说明。

本申请公开了一种模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置，可以包括设置在预定试验区域内的起落架起吊/投放系统、地面滑车台系统、飞机升力模拟系统、释放控制系统以及数据采集系统。

具体的，起落架起吊/投放系统用于控制飞机起落架6的起吊和投放，可以包括提升机构1、吊篮2、实验台架立柱3。

其中，实验台架立柱3可以包括多根，可以根据需要进行适合的设置，例如可以先设置一个实验台架（图中未示出），包括横竖的多根支柱，再选取实验台架四周竖直的支柱作为实验台架立柱3；此时，吊篮2是设置在多根竖直安装的实验台架立柱3之间，且吊篮2能够沿竖直方向往复滑动；本实施例中，进一步优选在吊篮2四周设置带槽的滑轮，在实验台架立柱3上设置对应的竖直滑轨，从而实现滑动配合。

需要说明的是，吊篮2的重量可以根据预测试飞机进行适合的选择，本实施例中为便于调节重量，优选在吊篮2内部的正中心位置处可拆卸地设置有配重块4，配重块4的具体重量可以根据需要进行选择，用于模拟飞机起落架6上方飞机结构的等效质量。

进一步，上述提升机构1位于吊篮2竖直顶部；首先，先将提升机构1）的顶端进行固定，例如与实验室（即预定试验区域）顶部横梁进行固定；再将提升机构1底端活动连接至吊篮2的顶端，用于带动吊篮2多根实验台架立柱3之间竖直滑动，以及受控的（人为控制或自动控制）与吊篮2脱离，以释放吊篮2；进一步，本实施例中，优选提升机构1的底端通过释放锁活动连接至吊篮2的顶端，使得对吊篮2的释放控制更加方便快捷。

另外，飞机起落架6是设置在吊篮2的底端，且在吊篮2被释放后，吊篮2能够跟随飞机起落架6一起自由下落。另外，在一些实施例中，优选飞机起落架6顶部通过过渡夹具设置在吊篮2的底端，能够通过过渡夹具调整飞机起落架6的俯仰角和偏转角。除此之外，通过上述吊篮2与实验台架立柱3的配合，可以通过吊篮结构沿实验台架立柱垂直下落，控制起落架三个平动自由度；以及通过吊篮结构控制起落架结构三个转动自由度。

进一步，地面滑车台系统可以包括滑车台轨道8、滑车台11）以及滑车台推进装置12。

其中，滑车台轨道8位于飞机起落架6的底部，且沿水平方向固定铺设的预定试验区域地面上。

滑车台11位于飞机起落架6的底部，用于承受起落架撞击；具体的，滑车台11通过其底部的滑车台轮毂9滑动设置在滑车台轨道8上。其中，可以通过在滑车台轮毂9与滑车台轨道8之间添加润滑油等方式，以减小摩擦，实现起落架撞击滑车台11时，滑车台11速度变化小于1％。

另外，滑车台11的顶板作为滑车测力平台；需要说明的是，滑车台11的滑车测力平台上可以根据实验需要，设置为平面，也可以设置不同的障碍物，从而模拟起落架着舰冲击过程中的越障过程。

滑车台推进装置12设置在滑车台轨道8的一侧，用于为滑车台11的滑动提供推力；其中，滑车台推进装置12可以根据需要选择为多种适合的推进装置，本实施例中，优选滑车台推进装置12采用膨胀气缸推进，通过提供高压气源向滑车台11提供初始动能，且推进总行程不大于6m，最大推进速度为80m/s。

进一步，在本实施例中，优选滑车台轨道8在滑车台11高速运动情况下，最大动挠度不大于0.2mm。并且，优选上述滑车台11的滑车台台面长度不低于飞机起落架6着舰到完全回弹过程时间内滑车台11相对应的水平移动距离。

进一步，释放控制系统用于控制提升机构1对吊篮2进行释放，以及控制滑车台推进装置12对滑车台11的进行推动；其中，释放控制系统配置成，能够确保吊篮2和飞机起落架6自由下落过程中，飞机起落架6的轮子正好撞击在滑车测力平台上。

数据采集系统可以包括设置在飞机起落架6上的位移传感器5、接触设置在滑车测力平台底面的三向力传感器10以及设置在滑车台轨道8旁边的高速摄像机15，数据采集系统用于在飞机起落架6的轮子正好撞击在滑车测力平台上时，进行上述各种数据的采集。其中，位移传感器5用于检测滑车台11运动过程并获得滑车台速度变化，三向力传感器10用于测量起落架撞击垂向载荷、航向载荷和侧向载荷，高速摄像仪15用于观察起落架关键部位的变形和滑车台运动过程。

进一步，本申请的飞机升力采用倒置式机翼升力模拟系统，可以包括空气作动筒13以及仿升贮气罐14；空气作动筒3的顶端进行固定，例如与实验室顶部横梁进行固定，空气作动筒3的底端再固定连接至吊篮2的顶部；仿升贮气罐14与空气作动筒13连接，用于为空气作动筒13提供恒定气源，从而利用空气作动筒13实现对机翼升力的模拟，在试验过程中，施加的机翼升力保持为定值。

进一步，本申请的地面试验装置还可以包括滑车刹车及拦阻装置7；滑车刹车及拦阻装置7设置在滑车台轨道8的远离滑车台推进装置12的一侧，用于实现高速运动的滑车台11在试验完成后的制动刹车；另外，数据采集系统中的位移传感器5还可以设置在滑车刹车及拦阻装置7位置处。

综上，本申请的模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置，能够实现飞机与运动中滑车台的撞击模拟过程，通过滑车台锁紧\释放装置可使滑车台水平运动速度达到最高80m/s，模拟舰体甲板/地面运动；通过释放控制系统保证起落架在滑车测力平台上的精确交汇点附近交汇，实现起落架与滑车台在要求的速度下撞击与滑跑；通过刹车系统实现高速运动的滑车台在试验完成后的制动刹车；拦阻装置为试验的安全提供了保障。

最后，本申请的模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置的试验方法如下

1）试验前，进行起落架缓冲器、轮胎充气压力检查，对试验要求的充填参数进行了调整；

2）将起落架通过吊篮结构连接在提升机构中，通过吊篮结构调整起落架与水平面及垂直面的角度，满足各种着舰工况需求；并通过在吊篮机构配重模拟飞机结构集中质量；

3）基于飞机升力模拟系统，连接在吊篮结构上方，调整空气作动筒和仿升贮气罐压力值，提供恒定模拟升力，模拟机翼升力对起落架的影响；

4）滑车台推进装置提供动力源，并约束固定滑车台的滑车测力平台；

5）各装置加压完毕，设置滑车台水平发射释放时间和起落架垂直释放时间的时间差，保证在交汇区实现交汇，并设置数据采集系统采集数据；

6）释放锁打开，吊篮机构及起落架自由垂直下落，基于设定的时间差，滑车台推进装置打开，滑车台加速运动，并通过高速摄像机测量滑车台速度；

7）吊篮机构及起落架自由下落撞击在滑车测力平台上，触发采集系统，数据采集系统开始数据测量，高速摄像机观测起落架变形过程；

8）滑车刹车/拦阻装置开始工作，滑车测力平台速度减小为0，完成试验数据采集，并进行保存；

9）实验结束，关闭各个装置。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种模拟舰载机起落架着舰冲击过程的地面试验装置，其特征在于，包括设置在预定试验区域内的提升机构（1）、吊篮（2）、实验台架立柱（3）、飞机起落架（6）、滑车台轨道（8）、滑车台（11）、滑车台推进装置（12）、释放控制系统以及数据采集系统；其中

所述吊篮（2）设置在多根竖直安装的所述实验台架立柱（3）之间，且所述吊篮（2）能够沿竖直方向往复滑动；

所述提升机构（1）位于所述吊篮（2）竖直顶部，所述提升机构（1）的顶端进行固定，其底端活动连接至所述吊篮（2）的顶端，用于带动所述吊篮（2）竖直滑动，以及受控的与所述吊篮（2）脱离，以释放所述吊篮（2）；

所述飞机起落架（6）设置在所述吊篮（2）的底端，且在所述吊篮（2）被释放后，能够跟随所述飞机起落架（6）一起自由下落；

所述滑车台轨道（8）位于所述飞机起落架（6）的底部，且沿水平方向铺设在所述预定试验区域地面上；

所述滑车台（11）位于所述飞机起落架（6）的底部，且滑动设置在所述滑车台轨道（8）上，另外，所述滑车台（11）的顶板作为滑车测力平台；

所述滑车台推进装置（12）设置在所述滑车台轨道（8）的一侧，用于为所述滑车台（11）的滑动提供推力；

所述释放控制系统用于控制所述提升机构（1）对所述吊篮（2）进行释放，以及控制所述滑车台推进装置（12）对所述滑车台（11）的进行推动，所述释放控制系统配置成，能够确保所述吊篮（2）和飞机起落架（6）自由下落过程中，所述飞机起落架（6）的轮子正好撞击在滑车测力平台上；

所述数据采集系统包括设置在飞机起落架（6）上的位移传感器（5）、接触设置在所述滑车测力平台底面的三向力传感器（10）以及设置在所述滑车台轨道（8）旁边的高速摄像机（15），所述数据采集系统用于在所述飞机起落架（6）的轮子正好撞击在滑车测力平台上时，进行数据采集。

2.根据权利要求1所述的地面试验装置，其特征在于，所述滑车台轨道（8）在滑车台（11）高速运动情况下，最大动挠度不大于0.2mm。

3.根据权利要求2所述的地面试验装置，其特征在于，所述滑车台台面长度不低于所述飞机起落架（6）着舰到完全回弹过程时间内所述滑车台（11）相对应的水平移动距离。

4.根据权利要求3所述的地面试验装置，其特征在于，所述滑车台推进装置（12）采用膨胀气缸推进，推进总行程不大于6m，最大推进速度为80m/s。

5.根据权利要求1所述的地面试验装置，其特征在于，所述飞机起落架（6）顶部通过过渡夹具设置在所述吊篮（2）的底端，能够通过所述过渡夹具调整所述飞机起落架（6）的俯仰角和偏转角。

6.根据权利要求1所述的地面试验装置，其特征在于，所述提升机构（1）的底端通过释放锁活动连接至所述吊篮（2）的顶端。

7.根据权利要求1所述的地面试验装置，其特征在于，还包括飞机升力模拟系统，所述飞机升力模拟系统用于对机翼升力的进行模拟，且在试验过程中施加的机翼升力保持为定值。

8.根据权利要求7所述的地面试验装置，其特征在于，所述飞机升力模拟系统包括：

空气作动筒（13），所述空气作动筒（3）的顶端进行固定，其底端固定连接至所述吊篮（2）的顶部；

仿升贮气罐（14），所述仿升贮气罐（14）与空气作动筒（13）连接，用于为所述空气作动筒（13）提供恒定气源。

9.根据权利要求1所述的地面试验装置，其特征在于，还包括配重块（4），所述配重块（4）设置在所述吊篮（2）内部的正中心位置处，用于模拟所述飞机起落架（6）上方飞机结构的等效质量。

10.根据权利要求1所述的地面试验装置，其特征在于，还包括滑车刹车及拦阻装置（7），所述滑车刹车及拦阻装置（7）设置在所述滑车台轨道（8）的远离所述滑车台推进装置（12）的一侧，用于实现高速运动的滑车台（11）在试验完成后的制动刹车。

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