CN114778168B - 空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法 - Google Patents

空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于空天飞机部件的测试技术领域，具体涉及一种空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，包括：绘制两个压向力载荷、侧向力载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第一破坏时刻；绘制各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻；绘制空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻；绘制空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻；以最早破坏时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数。

Description

空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法
技术领域
本申请属于空天飞机部件的测试技术领域，具体涉及一种空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法。
背景技术
空天飞机舱段在空天飞机飞行时，承受复杂的气动载荷及其热载荷，为评估空天飞机舱段的承载能力，设计有相应的地面强度试验。
在对空天飞机舱段进行地面强度试验时，将空天飞机舱段一端固定，另一端连接加载横梁，以压向加载机构连接加载横梁的两端对空天飞机舱段施加压向力载荷，以及以侧向加载机构连接加载横梁的一端，对空天飞机舱段施加侧向力载荷，以套接空天飞机舱段外周的多个水囊圈以充水的方式或者多个气囊圈以充气的方式，对空天飞机舱段施加外压载荷，以模拟空天飞机舱段在空天飞机飞行时承受的气动载荷，此外，以粘接在机舱段外周的加热带，对空天飞机舱段进行加热，以模拟空天飞机舱段在空天飞机飞行时承受的热载荷，如图1所示。
对空天飞机舱段进行地面强度试验时，按照设定的载荷加载级数，逐级增加侧向力载荷、两个压向力载荷以及各个外压载荷，直至空天飞机舱段发生破坏，准确的确定空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数，是评估空天飞机舱段承载能力的基础。
当前，在对空天飞机舱段进行地面强度试验时，多是通过观测加载横梁的姿态，以及监听空天飞机舱段发出的声响，判断空天飞机舱段是否发生破坏，在观测到加载横梁姿态发生明显改变，以及监听到空天飞机舱段发出较大异常声响时，判断空天飞机舱段发生破坏，将对应时刻的载荷加载级数确定为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数，对空天飞机舱段的承载能力进行评估，由于对加载横梁姿态的变化，以及空天飞机舱段发出的异常声响，相对于空天飞机舱段实际发生破坏的时间具有滞后性，且只有加载横梁姿态发生明显变化时才能够被观测到，空天飞机舱段发出较大异常声响才能够被监听到，通过观测加载横梁的姿态，以及监听空天飞机舱段发出的声响，判断空天飞机舱段是否发生破坏，对于空天飞机舱段发生破坏时间的判断具有较大的滞后性，难以准确得到空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数，不能够实现对空天飞机舱段承载能力的准确评估。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，包括：
绘制两个压向力载荷、侧向力载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第一破坏时刻；
绘制各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻；
绘制空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻；
绘制空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻；
以第一破坏时刻、第二破坏时刻、第三破坏时刻、第四破坏时刻中，最早时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数。
根据本申请的至少一个实施例，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，两个压向力载荷、侧向力载荷加载反馈值，以在两个压向加载机构、侧向加载机构与加载横梁间设置的测力传感器测量得到。
根据本申请的至少一个实施例，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，各个外压载荷加载反馈值，以在各个水囊圈或气囊圈与空天飞机舱段间设置的压力变送器测量得到。
根据本申请的至少一个实施例，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，各个应变测点应变值，以在各个应变测点设置的应变计测量得到。
根据本申请的至少一个实施例，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，各个位移测点位移值，以在各个位移测点设置的位移计测量得到。
根据本申请的至少一个实施例，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，所述绘制各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻，具体为：
绘制靠近空天飞机舱段破坏区域各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻。
根据本申请的至少一个实施例，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，所述绘制空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻，具体为：
绘制空天飞机舱段上靠近空天飞机舱段破坏区域多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻。
根据本申请的至少一个实施例，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，所述绘制空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻，具体为：
绘制空天飞机舱段上靠近空天飞机舱段破坏区域多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻。
本申请至少存在以下有益技术效果：
提供一种空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其设计以第一破坏时刻、第二破坏时刻、第三破坏时刻、第四破坏时刻中，最早时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数，即是做到在对空天飞机舱段进行地面强度试验时，空天飞机舱段破坏区域不能够提前预知的情形下，以滞后于空天飞机舱段发生破坏时间最小的时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数，具有较高的准确性，可为实现对空天飞机舱段承载能力的准确评估提供保证。
附图说明
图1是现有对空天飞机舱段进行地面强度试验的示意图；
图2是本申请实施例提供的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法的示意图；
图3是本申请实施例提供的两个压向力载荷、侧向力载荷加载命令值、反馈值的曲线示意图；
图4是本申请实施例提供的各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线示意图；
图5是本申请实施例提供的空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线示意图；
图6是本申请实施例提供的空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示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，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。
对空天飞机舱段进行地面强度试验时，空天飞机舱段发生破坏，首先会表现为空天飞机舱段破坏区域应变值及其位移值斜率出现较大变化，然而实际中，空天飞机舱段具有较大的面积，单个应变测点、位移测点所能够测量的范围有限，而空天飞机舱段破坏区域在试验前难以预知，难以保证能够恰好在空天飞机舱段破坏区域内设置应变测点、位移测点，空天飞机舱段破坏区域外应变测点、位移测点测量应变值、位移值斜率出现较大变化的时刻，相对于空天飞机舱段发生破坏的实际时间具有一定的滞后性，该种滞后性与应变测点、位移测点距离空天飞机舱段破坏区域的距离相关，通常而言距离空天飞机舱段破坏区域越远，滞后性越大。
再有，对空天飞机舱段进行地面强度试验时，在空天飞机舱段发生破坏前，两个压向力载荷、侧向力载荷加载的命令值、反馈值之间，以及各个外压载荷加载命令值、反馈值之间具有良好的跟随性，即反馈值与相应的命令值在时间上相一致，在空天飞机舱段发生破坏后，在观测到加载梁姿态发生明显变化以及监听到空天飞机舱段发出较大的异常声响前，反馈值会瞬间大幅偏离相应的命令值，通常而言反馈值会瞬间大幅偏离相应的命令值的时刻，会滞后于空天飞机舱段破坏区域内应变测点、位移测点测量应变值、位移值斜率出现较大变化的时刻，但会早于机舱段破坏区域外较远距离应变测点、位移测点测量应变值、位移值斜率出现较大变化的时刻。
基于上述陈述，本申请提供一种空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，包括：
绘制两个压向力载荷、侧向力载荷加载命令值、反馈值的曲线，如图3所示，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第一破坏时刻；
绘制各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，如图4所示，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻；
绘制空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线，如图5所示，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻；
绘制空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线，如图6所示，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻；
以第一破坏时刻、第二破坏时刻、第三破坏时刻、第四破坏时刻中，最早时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数。
对于上述实施例公开的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，领域内技术人员可以理解的是，其设计以第一破坏时刻、第二破坏时刻、第三破坏时刻、第四破坏时刻中，最早时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数，即是做到在对空天飞机舱段进行地面强度试验时，空天飞机舱段破坏区域不能够提前预知的情形下，以滞后于空天飞机舱段发生破坏时间最小的时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数，具有较高的准确性，可为实现对空天飞机舱段承载能力的准确评估提供保证。
在一些可选的实施例中，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，两个压向力载荷、侧向力载荷加载反馈值，以在两个压向加载机构、侧向加载机构与加载横梁间设置的测力传感器测量得到。
在一些可选的实施例中，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，各个外压载荷加载反馈值，以在各个水囊圈或气囊圈与空天飞机舱段间设置的压力变送器测量得到，具体是在各个水囊圈或气囊圈的反馈口设置。
在一些可选的实施例中，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，各个应变测点应变值，以在各个应变测点设置的应变计测量得到。
在一些可选的实施例中，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，各个位移测点位移值，以在各个位移测点设置的位移计测量得到。
在一些可选的实施例中，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，所述绘制各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻，具体为：
在观测到加载梁姿态发生明显变化以及监听到空天飞机舱段发出较大的异常声响，结束试验，观测空天飞机舱段破坏区域，绘制靠近空天飞机舱段破坏区域各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻，以减少工作量，提高工作效率，保证结果的准确性。
在一些可选的实施例中，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，所述绘制空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻，具体为：
在观测到加载梁姿态发生明显变化以及监听到空天飞机舱段发出较大的异常声响，结束试验，观测空天飞机舱段破坏区域，绘制空天飞机舱段上靠近空天飞机舱段破坏区域（优选空天飞机舱段破坏区域内）多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻，以减少工作量，提高工作效率，保证结果的准确性。
在一些可选的实施例中，上述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法中，所述绘制空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻，具体为：
在观测到加载梁姿态发生明显变化以及监听到空天飞机舱段发出较大的异常声响，结束试验，观测空天飞机舱段破坏区域，绘制空天飞机舱段上靠近空天飞机舱段破坏区域（优选空天飞机舱段破坏区域内）多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻，以减少工作量，提高工作效率，保证结果的准确性。
在一些可选的实施例中，在第一破坏时刻、第二破坏时刻、第三破坏时刻、第四破坏时刻中，最早时刻与其余时刻间误差超过设定阈值时，即表明对两个压向力载荷、侧向力载荷加载命令值、反馈值的监测存在较大误差，或者是对各个外压载荷加载命令值、反馈值的监测存在较大误差，或者是空天飞机舱段上各个应变测点应变值的监测存在较大误差，或者是空天飞机舱段上各个应变测点的位置距离空天飞机舱段破坏区域较远，或者是空天飞机舱段上各个位移测点位移值的监测存在较大误差，或者是空天飞机舱段上各个位移测点的位置距离空天飞机舱段破坏区域较远，在该种情形下，重新进行空天飞机舱段地面强度试验，在重新进行空天飞机舱段地面强度试验时，在空天飞机舱段破坏区域内布置应变测点、位移测点，其后重新确定第一破坏时刻、第二破坏时刻、第三破坏时刻、第四破坏时刻，以其中最早时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数。
此外，本申请中所说得的大幅偏离、较大变化，是指变化幅度较大的偏离，变化趋势是明显的，阶跃的，具体，由领域内技术人员在应用本申请公开的技术方案时，根据具体实际进行判定，在此不再做更细致的说明。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，包括：
绘制两个压向力载荷、侧向力载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第一破坏时刻；
绘制各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻；
绘制空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻；
绘制空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻；
以第一破坏时刻、第二破坏时刻、第三破坏时刻、第四破坏时刻中，最早时刻对应的载荷加载级数，为空天飞机舱段发生破坏时的载荷加载级数。
2.根据权利要求1所述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，
两个压向力载荷、侧向力载荷加载反馈值，以在两个压向加载机构、侧向加载机构与加载横梁间设置的测力传感器测量得到。
3.根据权利要求1所述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，
各个外压载荷加载反馈值，以在各个水囊圈或气囊圈与空天飞机舱段间设置的压力变送器测量得到。
4.根据权利要求1所述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，
各个应变测点应变值，以在各个应变测点设置的应变计测量得到。
5.根据权利要求1所述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，
各个位移测点位移值，以在各个位移测点设置的位移计测量得到。
6.根据权利要求1所述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，
所述绘制各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻，具体为：
绘制靠近空天飞机舱段破坏区域各个外压载荷加载命令值、反馈值的曲线，以其中命令值与对应反馈值出现大幅偏离的最初时刻为第二破坏时刻。
7.根据权利要求1所述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，
所述绘制空天飞机舱段上多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻，具体为：
绘制空天飞机舱段上靠近空天飞机舱段破坏区域多个应变测点应变值的曲线，以其中应变斜率出现较大变化的最初时刻为第三破坏时刻。
8.根据权利要求1所述的空天飞机舱段地面强度试验破坏载荷加载级数确定方法，其特征在于，
所述绘制空天飞机舱段上多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻，具体为：
绘制空天飞机舱段上靠近空天飞机舱段破坏区域多个位移测点位移值的曲线，以其中位移斜率出现较大变化的最初时刻为第四破坏时刻。
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