CN116946388A - 基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备及方法,涉及航空飞机试验技术领域,试验设备包括电磁加速轨道,试验台架,以及滑台小车,电磁加速轨道按照功能性分段由左往右依次为:动子停放区、电磁加速区、冲击试验区、电磁减速区以及液压制动区。试验方法包括以下步骤:S1、设备归位;S2、设备调试;S3、模拟二次撞击;S4、模拟一次撞击。本发明通过电磁弹射技术对滑台小车进行加速,具有储能量大、速度可控的优点,可在短时间内迅速将滑台小车加速至预定速度,且加速精度高,若要调整冲击速度,仅需调整储能量即可,能够真实模拟出飞机降落时拦阻钩的受力情况。
Description
技术领域
本发明涉及航空飞机试验技术领域,具体是涉及基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备及方法。
背景技术
舰载机在降落着舰于甲板上时,其下滑轨迹会与甲板成一定的角度,飞机相对于甲板的下沉速度可达7m/s,在飞机即将靠近甲板时,其拦阻钩已经准备就绪,降至最低位置等待对接拦阻索,因此,在飞机完全着舰之前,其拦阻钩可能会先与甲板发生撞击,由于飞机下沉速度较大,甲板会对拦阻钩产生较大的冲击载荷,一方面会影响飞行员的操作舒适性,另一方面也会对拦阻钩的结构强度以及舰载机整体的结构强度产生一定的影响,降低舰载机的寿命。
在拦阻钩第一次撞击后,由于拦阻钩发生弹跳,还可能会与甲板发生二次撞击,进一步影响拦阻钩的冲击动力性能。因此,舰载机的设计对拦阻钩的着舰冲击性能有一定的要求,考察指标主要包括拦阻钩与甲板碰撞后的防上摆性能、侧向稳定性以及弹跳性能,其中,防上摆性能和侧向稳定性决定着拦阻钩在着舰后能否成功对接拦阻索,分别关注拦阻钩的垂向力学性能和侧向力学性能,而弹跳性能主要关注拦阻钩是否会因上转过高而碰到机身。
在现有技术中,已有一些研究人员对拦阻钩的力学性能测试展开研究,并取得了一些成果,例如专利CN105157973B公开了拦阻钩动态疲劳试验装置及试验方法,属于一种试验装置及试验方法,特别涉及适用于舰载飞机着舰时拦阻钩受到冲击载荷后疲劳寿命预测的技术领域。它主要包括由台架、立柱、提升电机及吊篮构成的试验台架系统;还包括由缓冲器、缓冲器地基构成的缓冲系统;由拦阻钩系统L、碰撞台P构成的碰撞试验系统;由碰撞台P、轴套和拦阻索构成的撞索试验系统;由支撑台架、作动筒、杠杆、延长杆构成的动态加载系统。该试验装置实现对着舰过程中拦阻钩撞击甲板、撞索冲击、拦阻力动态加载等受载情况的模拟,进行多次重复试验,预测拦阻钩的疲劳寿命。但是,该试验装置仍然无法有效模拟出拦阻钩两次碰撞时的受力情况。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提供了基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备及方法。
本发明的技术方案是:
基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,包括电磁加速轨道,试验台架,以及滑台小车;
所述电磁加速轨道按照功能性分段由左往右依次为:动子停放区、电磁加速区、冲击试验区、电磁减速区以及液压制动区,所述动子停放区内部设有能够沿电磁加速轨道滑动的直线电机动子,所述直线电机动子上方承载所述滑台小车;
所述试验台架包括立柱和设在所述立柱顶部的顶板,所述顶板底部设有升降电机,所述升降电机输出端设有安装架,所述立柱两侧各固定连接有一个固定块,所述安装架在两个所述固定块之间上下滑动,安装架左侧内壁设有第一支座,安装架内顶部设有第二支座,所述第一支座内部铰接有拦阻钩试验件,所述第二支座内部铰接有油液阻尼缓冲器,所述油液阻尼缓冲器的下端与所述拦阻钩试验件的中部通过第三支座铰接;
所述滑台小车顶部右侧固定设有第一撞击块,所述第一撞击块的纵截面为直角三角形且其斜面用于与所述拦阻钩试验件接触,滑台小车顶部左侧活动连接有第二撞击块。
进一步地,位于所述液压制动区的所述电磁加速轨道外部设有液压制动器,电磁加速轨道末端设有应急减速墙,所述拦阻钩试验件、安装架、第一撞击块以及第二撞击块上均安装有应力传感器。
说明:通过液压制动器对直线电机动子进行减速,当动子的电磁减速和液压制动失效时,需通过应急减速墙将其制动,通过应力传感器来获取试验数据。
进一步地,所述试验台架的高度为5~6m,所述顶板的尺寸为3m×3m,所述安装架的高度为1~1.5m,所述电磁加速轨道的长度为80~100m。
说明:通过优化调节各个结构件的尺寸从而使基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备能够更加真实还原飞机降落时拦阻钩的受力情况。
进一步地,两个所述固定块内侧中部各设有一个导轨,所述安装架两侧外壁各设有一个与两个所述导轨一一对应进行上下滑动连接的滑块。
说明:通过设置导轨和滑块从而实现安装架的上下滑动。
进一步地,所述第二撞击块的纵截面为等边三角形,所述滑台小车顶部左侧前后各设有一个第四支座,两个所述第四支座内部分别螺纹连接有一个螺纹固定杆,两个所述螺纹固定杆之间设有升降杆,螺纹固定杆与所述升降杆底部前后两侧设有的第一凹槽螺纹连接,升降杆顶部与第二撞击块底部可拆卸连接,升降杆底部设有的第二凹槽内部滑动连接有限位杆,所述限位杆底部与滑台小车顶部设有的限位槽对接,当两个螺纹固定杆对接时将限位杆固定在所述限位槽内部,第二撞击块底部设有卡块,所述卡块与升降杆正顶面设有的卡槽对应卡接。
说明:通过对滑台小车的结构优化使滑台小车能够更加稳定地固定升降杆和第二撞击块,同时通过升降杆的设置能够调节第二撞击块的高度。
更进一步地,所述升降杆底部左右两侧各设有一个第三凹槽,用于将升降杆向左侧90°转动至水平位置后插入所述限位杆,且此时当两个螺纹固定杆对接时将限位杆固定在所述限位槽内部,所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽相互连通,升降杆顶部右侧面也设有一个卡槽。
说明:通过第三凹槽的设置能够使升降杆向左侧90°转动至水平位置并保持固定,此时伸缩升降杆即可调节第二撞击块左右的位置,两个卡槽可分别与卡块进行卡接从而根据需要选择合适的位置。
更进一步地,所述限位杆和限位槽的横截面为矩形,所述卡块和卡槽的横截面为十字形。
说明:通过优化限定限位杆和限位槽、卡块和卡槽的截面形状使其保持试验过程中的稳定性。
本发明还提供了基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验方法,基于上述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,包括以下步骤:
S1、设备归位:将滑台小车与直线电机动子在电磁加速轨道的动子停放区最左侧固定安装,开启升降电机使其带动安装架沿固定块向上滑动,使安装架带动拦阻钩试验件上升,直至拦阻钩试验件的底部与第一撞击块的斜面中点位于同一水平线上,在安装架中加入配重块进行配重;
S2、设备调试:外部储能系统释放能量通过直线电机动子带动滑台小车在电磁加速轨道内由左往右滑动,经过电磁加速区提速至6~8m/s,在冲击试验区内使第一撞击块与拦阻钩试验件底部发生撞击,拦阻钩试验件向上弹起并在油液阻尼缓冲器的作用下缓冲下降,随后拦阻钩试验件底部回弹与第二撞击块的撞击面发生撞击,直线电机动子带动滑台小车在电磁减速区以及液压制动区内减速停止,随后复位并回到初始位置,重复调整第二撞击块的上下或前后位置直至拦阻钩试验件底部撞击位置位于第二撞击块的撞击面中点处;
S3、模拟二次撞击:外部储能系统释放能量通过直线电机动子带动滑台小车在电磁加速轨道内由左往右滑动,经过电磁加速区提速至6~8m/s,在冲击试验区内使第一撞击块与拦阻钩试验件底部发生撞击,拦阻钩试验件向上弹起并在油液阻尼缓冲器的作用下缓冲下降,随后拦阻钩试验件底部回弹与第二撞击块的撞击面发生撞击,直线电机动子带动滑台小车在电磁减速区以及液压制动区内减速,记录两次撞击试验数据;
S4、模拟一次撞击:拆除第二撞击块,外部储能系统释放能量通过直线电机动子带动滑台小车在电磁加速轨道内由左往右滑动,经过电磁加速区提速至6~8m/s,在冲击试验区内使第一撞击块与拦阻钩试验件底部发生撞击,直线电机动子带动滑台小车在电磁减速区以及液压制动区内减速,记录一次撞击的试验数据。
优选地,所述步骤S3和S4中撞击试验数据包括拦阻钩试验件的摆动角速度、角加速度、动态应力、惯性过载以及安装架受到的阻尼力。
本发明的有益效果体现在以下几点:
本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备通过电磁弹射技术对滑台小车进行加速,具有储能量大、速度可控的优点,可在短时间内迅速将滑台小车加速至预定速度,且加速精度高,若要调整冲击速度,仅需调整储能量即可,能够真实模拟出飞机降落时拦阻钩的受力情况,通过第一撞击块和第二撞击块能够实现先后两次撞击模拟,可实现多种撞击情况的模拟,为拦阻钩室内试验研究做出了突出贡献;
本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备通过对滑台小车的结构优化使滑台小车能够更加稳定的固定升降杆和第二撞击块,同时通过升降杆的设置能够调节第二撞击块的高度,通过第三凹槽的设置能够使升降杆向左侧90°转动至水平位置并保持固定,此时伸缩升降杆即可调节第二撞击块左右的位置,两个卡槽可分别与卡块进行卡接从而根据需要选择合适的位置;
本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备在试验区后方设置三层减速区域,可以有效降低试验过程中的安全隐患,三层减速区域环环相扣,电磁减速区为常规的减速区域,通过反向的电磁力使得直线电机动子和滑台小车从高速运动的状态下减速至0;若电磁减速失效或未将动子完全减速,液压制动系统将开始工作;若液压制动系统仍未将动子完全制动,滑台小车将会撞击应急减速墙,进行应急制动,应急减速装置的抗冲击强度可满足制动要求,保证在将滑台小车完全制动的前提下不损坏试验系统;
本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验方法中对安装架中加配重块来调整配重,满足拦阻钩着舰冲击工况中舰载机的当量质量要求,拦阻钩的初始高度和楔形块的角度均可进行调整,用以模拟真实的拦阻钩着舰冲击工况中与甲板之间的碰撞角度。
附图说明
图1是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的整体结构示意图;
图2是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的主视图;
图3是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的安装架与固定块连接结构示意图;
图4是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的滑台小车整体结构示意图;
图5是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的滑台小车底部结构示意图;
图6是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的滑台小车内部结构侧视图;
图7是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的第二撞击块底部结构示意图;
图8是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的滑台小车的升降杆旋转90°后的主视图;
图9是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备的滑台小车的升降杆旋转90°后的内部限位杆连接结构示意图;
图10是本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验方法流程图;
图11是本发明实验例中拦阻钩试验件钩头受力与时间关系图;
图12是本发明实验例中拦阻钩试验件的右铰点受力与时间关系图。
其中,1-电磁加速轨道,11-动子停放区,12-电磁加速区,13-冲击试验区,14-电磁减速区,15-液压制动区,16-直线电机动子,17-液压制动器,18-应急减速墙,2-试验台架,21-立柱,22-顶板,23-升降电机,24-安装架,25-固定块,26-导轨,27-滑块,3-滑台小车,31-第一撞击块,32-第二撞击块,33-螺纹固定杆,34-第四支座,35-限位槽,36-卡块,4-拦阻钩试验件,41-第一支座,42-第二支座,43-第三支座,44-油液阻尼缓冲器,5-升降杆,51-第一凹槽,52-第二凹槽,53-第三凹槽,54-卡槽,6-限位杆。
具体实施方式
实施例1:如图1所示,基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,包括电磁加速轨道1,试验台架2,以及滑台小车3;
如图2、图6所示,电磁加速轨道1按照功能性分段由左往右依次为:动子停放区11、电磁加速区12、冲击试验区13、电磁减速区14以及液压制动区15,动子停放区11内部设有能够沿电磁加速轨道1滑动的直线电机动子16,位于液压制动区15的电磁加速轨道1外部设有液压制动器17,电磁加速轨道1末端设有应急减速墙18,电磁加速轨道1的长度为90m,直线电机动子16上方承载滑台小车3,电磁加速轨道1为市售产品;
如图1、图3所示,试验台架2包括立柱21和设在立柱21顶部的顶板22,顶板22底部设有升降电机23,升降电机23为市售产品,升降电机23输出端设有安装架24,立柱21两侧各固定连接有一个固定块25,安装架24在两个固定块25之间上下滑动,两个固定块25内侧中部各设有一个导轨26,安装架24两侧外壁各设有一个与两个导轨26一一对应进行上下滑动连接的滑块27,安装架24左侧内壁设有第一支座41,安装架24内顶部设有第二支座42,第一支座41内部铰接有拦阻钩试验件4,第二支座42内部铰接有油液阻尼缓冲器44,油液阻尼缓冲器44为市售产品,油液阻尼缓冲器44的下端与拦阻钩试验件4的中部通过第三支座43铰接,试验台架2的高度为5.5m,顶板22的尺寸为3m×3m,安装架24的高度为1.2m;
如图4~9所示,滑台小车3顶部右侧固定设有第一撞击块31,第一撞击块31的纵截面为直角三角形且其斜面用于与拦阻钩试验件4接触,滑台小车3顶部左侧活动连接有第二撞击块32,第二撞击块32的纵截面为等边三角形,滑台小车3顶部左侧前后各设有一个第四支座34,两个第四支座34内部分别螺纹连接有一个螺纹固定杆33,两个螺纹固定杆33之间设有升降杆5,螺纹固定杆33与升降杆5底部前后两侧设有的第一凹槽51螺纹连接,升降杆5顶部与第二撞击块32底部可拆卸连接,升降杆5底部设有的第二凹槽52内部滑动连接有限位杆6,限位杆6底部与滑台小车3顶部设有的限位槽35对接,当两个螺纹固定杆33对接时将限位杆6固定在限位槽35内部,第二撞击块32底部设有卡块36,卡块36与升降杆5正顶面设有的卡槽54对应卡接,升降杆5底部左右两侧各设有一个第三凹槽53,用于将升降杆5向左侧90°转动放置成水平后插入限位杆6,且此时当两个螺纹固定杆33对接时将限位杆6固定在限位槽35内部,第一凹槽51、第二凹槽52和第三凹槽53相互连通,升降杆5顶部右侧面也设有一个卡槽54,限位杆6和限位槽35的横截面为矩形,卡块36和卡槽54的横截面为十字形,拦阻钩试验件4、安装架24、第一撞击块31以及第二撞击块32上均安装有应力传感器。
实施例2:本实施例与实施例1不同之处在于:
电磁加速轨道1的长度为80m,试验台架2的高度为5m,安装架24的高度为1m。
实施例3:本实施例与实施例1不同之处在于:
电磁加速轨道1的长度为100m,试验台架2的高度为6m,安装架24的高度为1.5m。
实施例4:本实施例是基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验方法,基于实施例1中的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,如图10所示,包括以下步骤:
S1、设备归位:将滑台小车3与直线电机动子16在电磁加速轨道1的动子停放区11最左侧固定安装,开启升降电机23使其带动安装架24沿固定块25向上滑动,使安装架24带动拦阻钩试验件4上升,直至拦阻钩试验件4的底部与第一撞击块31的斜面中点位于同一水平线上,在安装架24中加入配重块进行配重;
S2、设备调试:外部储能系统释放能量通过直线电机动子16带动滑台小车3在电磁加速轨道1内由左往右滑动,经过电磁加速区12提速至7m/s,在冲击试验区13内使第一撞击块31与拦阻钩试验件4底部发生撞击,拦阻钩试验件4向上弹起并在油液阻尼缓冲器44的作用下缓冲下降,随后拦阻钩试验件4底部回弹与第二撞击块32的撞击面发生撞击,直线电机动子16带动滑台小车3在电磁减速区14以及液压制动区15内减速停止,随后复位并回到初始位置,重复调整第二撞击块32的上下或前后位置直至拦阻钩试验件4底部撞击位置位于第二撞击块32的撞击面中点处;
S3、模拟二次撞击:外部储能系统释放能量通过直线电机动子16带动滑台小车3在电磁加速轨道1内由左往右滑动,经过电磁加速区12提速至7m/s,在冲击试验区13内使第一撞击块31与拦阻钩试验件4底部发生撞击,拦阻钩试验件4向上弹起并在油液阻尼缓冲器44的作用下缓冲下降,随后拦阻钩试验件4底部回弹与第二撞击块32的撞击面发生撞击,直线电机动子16带动滑台小车3在电磁减速区14以及液压制动区15内减速,记录两次撞击试验数据;
S4、模拟一次撞击:拆除第二撞击块32,外部储能系统释放能量通过直线电机动子16带动滑台小车3在电磁加速轨道1内由左往右滑动,经过电磁加速区12提速至7m/s,在冲击试验区13内使第一撞击块31与拦阻钩试验件4底部发生撞击,直线电机动子16带动滑台小车3在电磁减速区14以及液压制动区15内减速,记录一次撞击的试验数据;
步骤S3和S4中撞击试验数据包括拦阻钩试验件4的摆动角速度、角加速度、动态应力、惯性过载以及安装架24受到的阻尼力。
实施例5:本实施例与实施例4不同之处在于:
在步骤S2~S4中滑台小车3在电磁加速轨道1内由左往右滑动,经过电磁加速区12提速至6m/s。
实施例6:本实施例与实施例4不同之处在于:
在步骤S2~S4中滑台小车3在电磁加速轨道1内由左往右滑动,经过电磁加速区12提速至8m/s。
工作原理:下面结合本发明的方法对本发明的设备进行详细说明。
根据拦阻钩试验件4撞击的频率,步骤S3模拟二次撞击还分为连续快速撞击和连续慢速撞击,其中,连续快速撞击即拦阻钩试验件4撞击完第一撞击块31后弹起的高度较小,随后快速撞击第二撞击块32,可通过调节油液阻尼缓冲器44来调节拦阻钩试验件4弹起的高度,此时第二撞击块32为直立状态,如图4和图5中所示,此时在安装第二撞击块32时,首先将两个螺纹固定杆33向第四支座34外部旋拧,使其放松对升降杆5的夹持,将限位杆6安装在升降杆5底部的第二凹槽52内,再放置升降杆5使其与限位槽35对接,拧紧两个螺纹固定杆33,使两个螺纹固定杆33在第一凹槽51内对接将限位杆6抵接固定在限位槽35内,同时也完成了对升降杆5的固定,再将第二撞击块32的卡块36插入升降杆5顶部的卡槽54内即可;
连续慢速撞击即拦阻钩试验件4撞击完第一撞击块31后弹起的高度较大,随后下落再次撞击第二撞击块32,可通过调节油液阻尼缓冲器44来调节拦阻钩试验件4弹起的高度,此时升降杆5为放平状态,如图8和图9中所示,在安装第二撞击块32时,首先将两个螺纹固定杆33向第四支座34外部旋拧,使其放松对升降杆5的夹持,将升降杆5向左侧90°转动至水平位置并保持固定,随后由第三凹槽53内插入限位杆6,使升降杆5与限位槽35对接,拧紧两个螺纹固定杆33,使两个螺纹固定杆33在第一凹槽51内对接将限位杆6抵接固定在限位槽35内,同时也完成了对升降杆5的固定,再将第二撞击块32的卡块36插入升降杆5右侧的卡槽54内,同时拉长升降杆5的长度即可。
在进行步骤S4模拟一次撞击时,拆除第二撞击块32同时拆除升降杆5,避免拦阻钩试验件4撞击到升降杆5。
关于第一支座41、第二支座42、第三支座43的内部结构,均为内部转轴铰接。
实验例:下面以实施例4中的方法进行模拟试验,为方便统计数据我们首先进行步骤S4模拟一次撞击再进行步骤S3模拟二次撞击,如图11所示为拦阻钩试验件4钩头受力-时间图像,图中横轴表示时间,单位为s;纵轴表示拦阻钩试验件4钩头所受的垂向力、航向力和侧向力,单位为kN;正半轴分别为垂直向上、顺航向和左侧向,在模拟一次撞击中,拦阻钩试验件4撞击第一撞击块31即为着舰瞬间,钩头会与甲板发生冲击,直接受到一个冲击载荷,该载荷可沿垂向和航向分解,根据拦阻钩试验件4的着舰角度(或试验时的第一撞击块31斜面角度)可知分解方向为垂直向上和逆航向。观察图11可知,在0.2s拦阻钩试验件4触碰第一撞击块31时,钩头受到垂直向上最大值为100kN的垂向载荷,逆航向最大值为15kN的航向载荷,与实际受力情况以及理论分析一致。随后,由于油液阻尼缓冲器44受压发生振荡,钩头载荷随之上下浮动,并逐渐衰减至0,此外,受甲板表面摩擦力的影响,拦阻钩着舰瞬间,钩头还会受到一个无规律的侧向载荷,观察图像可知,该次试验侧向载荷的最大值为18kN,方向为右侧向,随后侧向载荷也会上下浮动并逐渐衰减至0。
图12为拦阻钩试验件4铰点受力-时间图像:图12中的横轴表示时间,单位为s;纵轴表示拦阻钩试验件4铰点所受的垂向力和航向力,单位为kN,正半轴分别为垂直向上和顺航向。拦阻钩着舰瞬间,钩头与甲板发生冲击的同时,载荷会通过拦阻钩传递至拦阻钩尾部的铰点处,载荷方向与钩头载荷一致。观察图像可知,在0.2s拦阻钩试验件4触碰第一撞击块31时,铰点处的垂向载荷为垂直向上14.2kN,航向载荷为逆航向10kN,随后由于油液阻尼缓冲器44发生振荡,铰点处的载荷上下浮动并逐渐衰减至0。
随后我们进行了模拟二次撞击,分别进行了两组对比实验,
对比例1:连续快速撞击,模拟出了拦阻钩撞击地面后弹起高度较低并迅速再次触地的情况;
对比例2:连续慢速撞击,模拟出了拦阻钩撞击地面后弹起高度较高并再次触地的情况;
具体数据如表1所示。
表1 实验例与对比例1和对比例2的受力情况对比
由表1可知,模拟试验结果均与实际受力情况以及理论分析一致,说明本发明的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备以及方法能够较高程度还原拦阻钩的实际着舰受力情况。
Claims (9)
1.基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,包括电磁加速轨道(1),试验台架(2),以及滑台小车(3);
所述电磁加速轨道(1)按照功能性分段由左往右依次为:动子停放区(11)、电磁加速区(12)、冲击试验区(13)、电磁减速区(14)以及液压制动区(15),所述动子停放区(11)内部设有沿电磁加速轨道(1)滑动的直线电机动子(16),所述直线电机动子(16)上方承载所述滑台小车(3);
所述试验台架(2)包括立柱(21)和设在所述立柱(21)顶部的顶板(22),所述顶板(22)底部设有升降电机(23),所述升降电机(23)输出端设有安装架(24),所述立柱(21)两侧各固定连接有一个固定块(25),所述安装架(24)在两个所述固定块(25)之间上下滑动,安装架(24)左侧内壁设有第一支座(41),安装架(24)内顶部设有第二支座(42),所述第一支座(41)内部铰接有拦阻钩试验件(4),所述第二支座(42)内部铰接有油液阻尼缓冲器(44),所述油液阻尼缓冲器(44)的下端与所述拦阻钩试验件(4)的中部通过第三支座(43)铰接;
所述滑台小车(3)顶部右侧固定设有第一撞击块(31),所述第一撞击块(31)的纵截面为直角三角形且其斜面用于与所述拦阻钩试验件(4)接触,滑台小车(3)顶部左侧活动连接有第二撞击块(32)。
2.根据权利要求1所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,位于所述液压制动区(15)的所述电磁加速轨道(1)外部设有液压制动器(17),电磁加速轨道(1)末端设有应急减速墙(18),所述拦阻钩试验件(4)、安装架(24)、第一撞击块(31)以及第二撞击块(32)上均安装有应力传感器。
3.根据权利要求1所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,所述试验台架(2)的高度为5~6m,所述顶板(22)的尺寸为3m×3m,所述安装架(24)的高度为1~1.5m,所述电磁加速轨道(1)的长度为80~100m。
4.根据权利要求1所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,两个所述固定块(25)内侧中部各设有一个导轨(26),所述安装架(24)两侧外壁各设有一个与两个所述导轨(26)一一对应进行上下滑动连接的滑块(27)。
5.根据权利要求1所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,所述第二撞击块(32)的纵截面为等边三角形,所述滑台小车(3)顶部左侧前后各设有一个第四支座(34),两个所述第四支座(34)内部分别螺纹连接有一个螺纹固定杆(33),两个所述螺纹固定杆(33)之间设有升降杆(5),螺纹固定杆(33)与所述升降杆(5)底部前后两侧设有的第一凹槽(51)螺纹连接,升降杆(5)顶部与第二撞击块(32)底部可拆卸连接,升降杆(5)底部设有的第二凹槽(52)内部滑动连接有限位杆(6),所述限位杆(6)底部与滑台小车(3)顶部设有的限位槽(35)对接,当两个螺纹固定杆(33)对接时将限位杆(6)固定在所述限位槽(35)内部,第二撞击块(32)底部设有卡块(36),所述卡块(36)与升降杆(5)正顶面设有的卡槽(54)对应卡接。
6.根据权利要求5所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,所述升降杆(5)底部左右两侧各设有一个第三凹槽(53),用于将升降杆(5)向左侧90°转动至水平位置后插入所述限位杆(6),且此时当两个螺纹固定杆(33)对接时将限位杆(6)固定在所述限位槽(35)内部,所述第一凹槽(51)、第二凹槽(52)和第三凹槽(53)相互连通,升降杆(5)顶部右侧面也设有一个卡槽(54)。
7.根据权利要求5所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,所述限位杆(6)和限位槽(35)的横截面为矩形,所述卡块(36)和卡槽(54)的横截面为十字形。
8.基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验方法,基于权利要求1~7任意一项所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验设备,其特征在于,包括以下步骤:
S1、设备归位:将滑台小车(3)与直线电机动子(16)在电磁加速轨道(1)的动子停放区(11)最左侧固定安装,开启升降电机(23)使其带动安装架(24)沿固定块(25)向上滑动,使安装架(24)带动拦阻钩试验件(4)上升,直至拦阻钩试验件(4)的底部与第一撞击块(31)的斜面中点位于同一水平线上,在安装架(24)中加入配重块进行配重;
S2、设备调试:外部储能系统释放能量通过直线电机动子(16)带动滑台小车(3)在电磁加速轨道(1)内由左往右滑动,经过电磁加速区(12)提速至6~8m/s,在冲击试验区(13)内使第一撞击块(31)与拦阻钩试验件(4)底部发生撞击,拦阻钩试验件(4)向上弹起并在油液阻尼缓冲器(44)的作用下缓冲下降,随后拦阻钩试验件(4)底部回弹与第二撞击块(32)的撞击面发生撞击,直线电机动子(16)带动滑台小车(3)在电磁减速区(14)以及液压制动区(15)内减速停止,随后复位并回到初始位置,重复调整第二撞击块(32)的上下或前后位置直至拦阻钩试验件(4)底部撞击位置位于第二撞击块(32)的撞击面中点处;
S3、模拟二次撞击:外部储能系统释放能量通过直线电机动子(16)带动滑台小车(3)在电磁加速轨道(1)内由左往右滑动,经过电磁加速区(12)提速至6~8m/s,在冲击试验区(13)内使第一撞击块(31)与拦阻钩试验件(4)底部发生撞击,拦阻钩试验件(4)向上弹起并在油液阻尼缓冲器(44)的作用下缓冲下降,随后拦阻钩试验件(4)底部回弹与第二撞击块(32)的撞击面发生撞击,直线电机动子(16)带动滑台小车(3)在电磁减速区(14)以及液压制动区(15)内减速,记录两次撞击试验数据;
S4、模拟一次撞击:拆除第二撞击块(32),外部储能系统释放能量通过直线电机动子(16)带动滑台小车(3)在电磁加速轨道(1)内由左往右滑动,经过电磁加速区(12)提速至6~8m/s,在冲击试验区(13)内使第一撞击块(31)与拦阻钩试验件(4)底部发生撞击,直线电机动子(16)带动滑台小车(3)在电磁减速区(14)以及液压制动区(15)内减速,记录一次撞击的试验数据。
9.根据权利要求8所述的基于电磁弹射的舰载飞机拦阻钩着舰冲击试验方法,其特征在于,所述步骤S3和S4中撞击试验数据包括拦阻钩试验件(4)的摆动角速度、角加速度、动态应力、惯性过载以及安装架(24)受到的阻尼力。
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