CN115186395B - 一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法 - Google Patents

一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115186395B
CN115186395B CN202211088732.1A CN202211088732A CN115186395B CN 115186395 B CN115186395 B CN 115186395B CN 202211088732 A CN202211088732 A CN 202211088732A CN 115186395 B CN115186395 B CN 115186395B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cabin door
door
analyzing
failure
aircraft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211088732.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115186395A (zh
Inventor
任战鹏
张惠
邓文亮
刘海燕
吴竞
任红云
吴敬涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVIC Aircraft Strength Research Institute
Original Assignee
AVIC Aircraft Strength Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVIC Aircraft Strength Research Institute filed Critical AVIC Aircraft Strength Research Institute
Priority to CN202211088732.1A priority Critical patent/CN115186395B/zh
Publication of CN115186395A publication Critical patent/CN115186395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115186395B publication Critical patent/CN115186395B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/04—Constraint-based CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，属于飞机测试技术领域。方法包括以下步骤：S1、构建舱门几何分析模型；S2、提取舱门功能/性能因素参数；S3、构建舱门动力学分析模型；S4、分析舱门功能/性能随时间的变化规律；S5、分析舱门失效演变过程。本发明解决了现有技术缺乏对飞机舱门在复杂气候环境下失效演变过程的研究分析的问题，具有为飞机舱门设计改进提供支撑，提高飞机的安全性和环境适应性的优点。

Description

一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法
技术领域
本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法。
背景技术
飞机运行过程中可能遇到各种特殊恶劣气候环境，会对飞机的运行造成不同程度的影响。飞机舱门对飞机安全有着直接影响。舱门作为飞机上最大开口，影响着飞机的安全性和完整性。
高温、高寒以及结冰导致舱门机构变形发生损毁或者出现卡阻等故障。高温、高寒、结冰会影响舱门机构运动副的摩擦系数，从而增大舱门开启的手柄驱动力矩；此外，结冰情况还会在运动副处增加粘滞阻力，进而增大舱门开启的手柄驱动力矩，当舱门开启手柄驱动力矩增加过大时，会出现机构卡滞，甚至无法打开舱门，舱门机构故障/失效。
但现有技术依旧缺乏对飞机舱门在复杂气候环境下失效演变过程的研究分析。
发明内容
本发明解决的技术问题是：现有技术缺乏对飞机舱门在复杂气候环境下失效演变过程的研究分析。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，包括以下步骤：
S1、构建舱门几何分析模型
根据实际飞机舱门的结构特征构建舱门几何分析模型；
S2、提取舱门功能/性能因素参数
分析极端气候环境条件对飞机舱门的材料、结构构型、加工工艺、设计特点的影响，提取出受极端气候环境条件影响的舱门关键性能参数；
S3、构建舱门动力学分析模型，构建方法为：
S3-1、根据零部件之间的运动关系，在软件ADAMS中添加相应的仿真约束条件；
S3-2、在软件ADAMS中施加对应驱动，并设置相应的驱动参数或函数，
S3-3、在软件ADAMS中设置仿真的环境温度范围，并对步骤S3-2中相应的驱动参数或函数进行仿真及调试，仿真过程中，手柄转动带动连杆、双头摇臂、插杆、空间曲柄、铰链臂运动，使得舱门向内平移的同时产生转动，以此解锁打开舱门或上锁关闭舱门，仿真结束后，得到ADAMS仿真数据；
S4、分析舱门功能/性能随时间的变化规律
通过ADAMS仿真数据以及舱门在环境实验室的真实气候试验数据绘制舱门开启力和开启时间随温度、结冰厚度的规律曲线；
S5、分析舱门失效演变过程
根据民机舱门失效准则分析舱门机构被卡住时舱门的失效温度点和结冰条件。
进一步地，步骤S1中，实际飞机舱门的结构特征包括：锁闩机构、手柄机构、铰链臂机构、阵风锁机构、舱门的开启形式。
进一步地，舱门的开启形式包括：提升机构开启形式、助力机构开启形式、增压预防机构开启形式。
进一步地，步骤S3-1中，零部件之间的运动关系为：机构物理模型约束及约束的适用边界条件。
更进一步地，机构物理模型约束包括：旋转副约束、铰球副约束、滑移副约束、圆柱副约束、固定副约束、齿轮副约束、耦合副约束。
优选地，旋转副约束的适用边界条件为：滚动轴承、滑动轴承，铰球副约束的适用边界条件为：球轴承，滑移副约束的适用边界条件为：作动器顶杆、外筒，圆柱副约束的适用边界条件为：衬套，固定副约束的适用边界条件为：螺栓连接，齿轮副约束的适用边界条件为：齿轮传动，耦合副的适用边界条件为：带传动、链传动。
优选地，步骤S3-2中对应驱动为飞机舱门材料受温度影响的热膨胀系数、动/静摩擦系数、强度/刚度。
优选地，步骤S3-2中函数为杆件变形/附加摩擦力矩计算公式。
优选地，步骤S3-3中，环境温度范围为-55℃~74℃，其中，74℃为仿真过程的极高温，-55℃为仿真过程的极低温。
本发明的有益效果是：
本发明通过分析舱门的材料种类、结构构型、加工工艺、设计特点等信息，建立三维实体模型，结合舱门的运动副特点以及温度环境等，建立舱门在极端气候环境条件下的动力学特性分析模型，再结合不同环境条件下的舱门结构实验数据，分析舱门的功能/性能随时间的变化规律，以此为基础分析舱门的失效演变过程，开展机构故障失效演变过程分析，为飞机舱门结构设计改进提供支撑，提高飞机的安全性和环境适应性。
附图说明
图1是本发明一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
实施例1
一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、构建舱门几何分析模型
根据实际飞机舱门的结构特征构建舱门几何分析模型，实际飞机舱门的结构特征包括：锁闩机构、手柄机构、铰链臂机构、阵风锁机构、舱门的开启形式，舱门的开启形式包括：提升机构开启形式、助力机构开启形式、增压预防机构开启形式；
S2、提取舱门功能/性能因素参数
分析极端气候环境条件对飞机舱门的材料、结构构型、加工工艺、设计特点的影响，提取出受极端气候环境条件影响的舱门关键性能参数；
S3、构建舱门动力学分析模型，构建方法为：
S3-1、根据零部件之间的运动关系，在软件ADAMS中添加相应的仿真约束条件，零部件之间的运动关系为：机构物理模型约束及约束的适用边界条件，机构物理模型约束包括：旋转副约束、铰球副约束、滑移副约束、圆柱副约束、固定副约束、齿轮副约束、耦合副约束，所述旋转副约束的适用边界条件为：滚动轴承、滑动轴承，铰球副约束的适用边界条件为：球轴承，所述滑移副约束的适用边界条件为：作动器顶杆、外筒，所述圆柱副约束的适用边界条件为：衬套，所述固定副约束的适用边界条件为：螺栓连接，所述齿轮副约束的适用边界条件为：齿轮传动，所述耦合副的适用边界条件为：带传动、链传动，
S3-2、在软件ADAMS中施加对应驱动，并设置相应的驱动参数，对应驱动为飞机舱门材料受温度影响的热膨胀系数、动/静摩擦系数、强度/刚度，
S3-3、在软件ADAMS中设置仿真的环境温度范围，环境温度范围为-55℃~74℃，其中，74℃为仿真过程的极高温，-55℃为仿真过程的极低温，并对步骤S3-2中相应的驱动参数或函数进行仿真及调试，仿真过程中，手柄转动带动连杆、双头摇臂、插杆、空间曲柄、铰链臂运动，使得舱门向内平移的同时产生转动，以此解锁打开舱门或上锁关闭舱门，仿真结束后，得到ADAMS仿真数据；
S4、分析舱门功能/性能随时间的变化规律
通过ADAMS仿真数据以及舱门在环境实验室的真实气候试验数据绘制舱门开启力和开启时间随温度、结冰厚度的规律曲线；
S5、分析舱门失效演变过程
根据民机舱门失效准则分析舱门机构被卡住时舱门的失效温度点和结冰条件。
实施例2
本实施例为一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，与实施例1的区别之处在于：
S3-2、在软件ADAMS中施加对应驱动，并设置相应的函数，对应驱动为飞机舱门材料受温度影响的热膨胀系数、动/静摩擦系数、强度/刚度，函数为杆件变形/附加摩擦力矩计算公式。

Claims (9)

1.一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建舱门几何分析模型
根据实际飞机舱门的结构特征构建舱门几何分析模型；
S2、提取舱门功能/性能因素参数
分析极端气候环境条件对飞机舱门的材料、结构构型、加工工艺、设计特点的影响，提取出受极端气候环境条件影响的舱门关键性能参数；
S3、构建舱门动力学分析模型，构建方法为：
S3-1、根据零部件之间的运动关系，在软件ADAMS中添加相应的仿真约束条件；
S3-2、在软件ADAMS中施加对应驱动，并设置相应的驱动参数或函数，
S3-3、在软件ADAMS中设置仿真的环境温度范围，并对步骤S3-2中相应的驱动参数或函数进行仿真及调试，仿真过程中，手柄转动带动连杆、双头摇臂、插杆、空间曲柄、铰链臂运动，使得舱门向内平移的同时产生转动，以此解锁打开舱门或上锁关闭舱门，仿真结束后，得到ADAMS仿真数据；
S4、分析舱门功能/性能随时间的变化规律
通过ADAMS仿真数据以及舱门在环境实验室的真实气候试验数据绘制舱门开启力和开启时间随温度、结冰厚度的规律曲线；
S5、分析舱门失效演变过程
根据民机舱门失效准则分析舱门机构被卡住时舱门的失效温度点和结冰条件。
2.如权利要求1所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，实际飞机舱门的结构特征包括：锁闩机构、手柄机构、铰链臂机构、阵风锁机构、舱门的开启形式。
3.如权利要求2所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述舱门的开启形式包括：提升机构开启形式、助力机构开启形式、增压预防机构开启形式。
4.如权利要求1所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述步骤S3-1中，零部件之间的运动关系为：机构物理模型约束及约束的适用边界条件。
5.如权利要求4所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述机构物理模型约束包括：旋转副约束、铰球副约束、滑移副约束、圆柱副约束、固定副约束、齿轮副约束、耦合副约束。
6.如权利要求5所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述旋转副约束的适用边界条件为：滚动轴承、滑动轴承，所述铰球副约束的适用边界条件为：球轴承，所述滑移副约束的适用边界条件为：作动器顶杆、外筒，所述圆柱副约束的适用边界条件为：衬套，所述固定副约束的适用边界条件为：螺栓连接，所述齿轮副约束的适用边界条件为：齿轮传动，所述耦合副的适用边界条件为：带传动、链传动。
7.如权利要求1所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述步骤S3-2中对应驱动为飞机舱门材料受温度影响的热膨胀系数、动/静摩擦系数、强度/刚度。
8.如权利要求1所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述步骤S3-2中函数为杆件变形/附加摩擦力矩计算公式。
9.如权利要求1所述的一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法，其特征在于，所述步骤S3-3中，环境温度范围为-55℃~74℃，其中，74℃为仿真过程的极高温，-55℃为仿真过程的极低温。
CN202211088732.1A 2022-09-07 2022-09-07 一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法 Active CN115186395B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211088732.1A CN115186395B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211088732.1A CN115186395B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115186395A CN115186395A (zh) 2022-10-14
CN115186395B true CN115186395B (zh) 2022-11-25

Family

ID=83523413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211088732.1A Active CN115186395B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115186395B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010004200A2 (fr) * 2008-07-08 2010-01-14 Airbus France Système d'ouverture et de fermeture de trappe pour case de train d'atterrissage d'un aéronef
CN107016181A (zh) * 2017-03-30 2017-08-04 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种舱门结构静强度计算方法
CN206458293U (zh) * 2017-01-20 2017-09-01 江南造船(集团)有限责任公司 船用电伴热防冻舱室门
CN111206858A (zh) * 2020-03-02 2020-05-29 衡水通广通信导航设备有限公司 一种适用于低温环境下舱门防冻的方舱及制作方法
CN112464363A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 西北工业大学 飞机舱门锁机构多失效模式重要度分析方法
CN214365472U (zh) * 2020-12-29 2021-10-08 重庆恩斯特龙通用航空技术研究院有限公司 一种通用飞机用舱门门锁
WO2021230817A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 Singapore University Of Technology And Design Autorotating aerial device, method of forming the autorotating aerial device and an autorotating aerial system
CN114906345A (zh) * 2022-07-18 2022-08-16 中国民航大学 一种飞机集中除冰方法、系统、除冰车及存储介质

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010004200A2 (fr) * 2008-07-08 2010-01-14 Airbus France Système d'ouverture et de fermeture de trappe pour case de train d'atterrissage d'un aéronef
CN206458293U (zh) * 2017-01-20 2017-09-01 江南造船(集团)有限责任公司 船用电伴热防冻舱室门
CN107016181A (zh) * 2017-03-30 2017-08-04 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种舱门结构静强度计算方法
CN111206858A (zh) * 2020-03-02 2020-05-29 衡水通广通信导航设备有限公司 一种适用于低温环境下舱门防冻的方舱及制作方法
WO2021230817A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 Singapore University Of Technology And Design Autorotating aerial device, method of forming the autorotating aerial device and an autorotating aerial system
CN112464363A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 西北工业大学 飞机舱门锁机构多失效模式重要度分析方法
CN214365472U (zh) * 2020-12-29 2021-10-08 重庆恩斯特龙通用航空技术研究院有限公司 一种通用飞机用舱门门锁
CN114906345A (zh) * 2022-07-18 2022-08-16 中国民航大学 一种飞机集中除冰方法、系统、除冰车及存储介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Elastomeric door seal analysis under aircraft cabin pressure;Goularte,BF 等;《Journal of rubber research》;20210228;全文 *
民用飞机应急离机舱门打开过程分析研究;马大卫等;《航空工程进展》;20150228(第01期);全文 *
飞机舱门锁机构动力学仿真分析;王文浩等;《航空科学技术》;20141215(第12期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115186395A (zh) 2022-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ruiz-Carcel et al. Data-based detection and diagnosis of faults in linear actuators
CN103792078B (zh) 汽车门锁开闭寿命测试台及测试方法
Zhang et al. EMA remaining useful life prediction with weighted bagging GPR algorithm
CN102521434A (zh) 一种轨道交通车辆门系统锁闭装置动力学仿真分析方法
CN115186395B (zh) 一种用于飞机测试的舱门失效特性分析方法
CN107330155B (zh) 一种汽车电动尾门的仿真方法及系统
CN115270591A (zh) 一种基于复合空间的机电作动器健康状态监测方法及系统
Jiang et al. Functional degradation reliability analysis for non-uniform wear of multi-rotating joints of mechanical structures
Jiang et al. A study on dynamic response and diagnosis method of the wear on connecting rod bush
CN109829188B (zh) 一种基于adams的汽车后背门开启力分析方法
CN116593182A (zh) 一种车门耐久性能测试方法、装置、电子设备及存储介质
CN208366583U (zh) 一种自吸尾门锁耐久试验台架
Tao et al. Fault detection and isolation of electromechanical actuator based on SAE-BiLSTM
CN112464363B (zh) 飞机舱门锁机构多失效模式重要度分析方法
Vorobiov et al. Mathematical models creation for calculating dimensional accuracy at the construction stages of an analytical standard using the chain method
CN221405200U (zh) 一种新型疲劳试验机
Long et al. Health monitoring of railway vehicle door system based on movement resistance analysis
Evernden et al. ORION-Crew Module Side Hatch: Proof Pressure Test Anomaly Investigation
Zhang et al. Reliability analysis of a cabin door lock mechanism with two correlated function failure modes
Sun et al. Comprehensive Performance Evaluation of Landing Gear Retraction Mechanism in a Certain Model of Aircraft Based on RPCA Method
Ji et al. Life Prediction Method Based on LDA-ELM for Mechanical Components of Door Systems
Pang et al. Failure Mechanism Analysis and Simulation Verification of an Unidirectional Transmission Mechanism
KR100558865B1 (ko) 자동차의 테일게이트 가스리프터 시험장치
Feng et al. Engine Fault Diagnosis Method Based on Convolution Neural Network and BiLSTM
Feng et al. Analysis and study on the minimum allowable clearance between civil aircraft fan cowling and flaps

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant