CN204214583U - 飞机滑行刹车试验中刹车力矩测量装置 - Google Patents

Abstract

一种飞机滑行刹车试验中刹车力矩测量装置，第一应变片R₁与第二应变片R₂一组，第三应变片R₃与第四应变片R₄一组。将两组应变片对称粘贴在轮毂和起落架支柱之间的轮轴表面，并处于轮轴轴线所处的水平面上。每组中的两个应变片长度方向的中心线之间的夹角为90°，并且所述两个应变片长度方向的中心线与轴线夹角均为45°。本实用新型用于飞机刹车装置处于装机状态时刹车力矩的测量，可作为飞机的机载设备使用，具有巨大的使用价值，具有结构简单、安装方便、通用性和安全性好的优点，可广泛用于各型军机、民机起落架刹车试验和汽车等其他车轮动力试验测试，具有重要的社会意义和应用前景。

Description

飞机滑行刹车试验中刹车力矩测量装置

技术领域

本发明于飞机刹车试验技术，具体涉及一种用于飞机机轮装机状态和其他带起落架刹车动力试验中的刹车力矩测量的方法。

背景技术

刹车力矩,又称制动力矩，是机轮刹车时由刹车装置产生的阻止机轮滚转的力矩，与结合力矩方向相反。它是刹车机轮设计的关键参数之一，不仅是确定刹车装置结构参数的依据，而且直接影响起落架、轮胎、轮毂的结构强度，也是计算飞机滑跑性能、减速性能、滑跑距离、滑跑时间、吸收能量等的主要参数。使用中可按机轮的运动状态分为静刹车力矩和动刹车力矩两种。静刹车力矩：机轮与地面间无相对运动时刹车装置提供的刹车力矩。动刹车力矩：滑跑时机轮刹车装置提供的刹车力矩。

随着飞机的发展，飞机起飞与着陆时速度及重量逐渐增加，起飞与着陆过程中的安全问题日益突出，对刹车系统的性能与可靠性要求也越来越高，它关系到飞机的安全返航、持续作战能力和适应机场的能力。因此，机轮刹车试验是保证飞机滑跑、着陆安全的重要动力试验项目之一，其目的是要考核机轮刹车系统能否满足飞机在不同载荷下刹车距离的要求，确保飞机滑跑与着陆安全。

目前国内对于飞机刹车装置的刹车力矩测量均是出厂前在大型刹车惯性试验台上进行，而对于安装在起落架上的刹车装置却并没有可行的测量方法，一度成为起落架机轮刹车试验的一个技术难点。

中国专利201310652766五自由度随动刹车力矩测量装置称述了一种用于带起落架机轮刹车试验的刹车力矩测量装置，其原理为利用扭矩传感器直接测量刹车力矩，其扭矩传感器一端通过连接盘与刹车装置同轴相连，另一端连接承力伸缩杆，承力伸缩杆通过固定支座固定与试验台架上。经分析此装置无法实现刹车力矩的测量。按此专利所述，连接盘与刹车装置安装在一起，却没有称述连接盘具体与刹车装置的什么部分相连。刹车装置的刹车盘分动盘与静盘两种，动盘随机轮转动，如连接盘与刹车装置的动盘相连，则使得机轮不可旋转；静盘与轮轴相对静止，如果连接盘与刹车装置的静盘相连，而静盘是与贯穿机轮的轮轴相固定的，轮轴与机轮的另一侧起落架相连，起落架本身就是机轮的一个承力机构，与此装置所述的承力杆所受的力为同向力而不是反作用力，因此安装的扭矩传感器测量出的刹车力矩是实际刹车力矩相对于承力杆的一个分力矩。

另外，由于飞机的制动原理是依靠刹车装置的摩擦来吸收飞机的动能，因此刹车盘形成高温热库，在热库附近如对信号进行测量，高温引起的信号温度漂移是必须解决的技术难点。

因此，对于带起落架的机轮刹车力矩测量仍然为机轮刹车试验的一个技术难点。

发明内容

为克服息影现有技术这中存在的不能满足带起落架的机轮刹车力矩测量的不足，本发明提出了一种飞机滑行刹车试验中刹车力矩测量装置。

本发明包括4个应变片和数据采集系统；所述数据采集系统为常规应变采集系统，4个应变片之间通过全桥式电路连接，并且该桥式电路中的各输出端分别与数据采集系统的各接口连通；其特征在于，所述4个应变片分别为第一应变片R₁、第二应变片R₂、第三应变片R₃和第四应变片R₄；第一应变片R₁与第二应变片R₂一组，第三应变片R₃与第四应变片R₄一组；将两组应变片对称粘贴在轮毂和起落架支柱之间的轮轴表面，并处于轮轴轴线所处的水平面上；所述每组中的两个应变片长度方向的中心线之间的夹角为90°，并且所述两个应变片长度方向的中心线与轴线夹角均为45°

填补这项技术领域的空白，本发明提出了一种飞机机轮刹车动力矩测量装置。

飞机在静止状态下，机轮轮轴所受力为飞机载荷施加在轮轴上的垂直向下的径向力，应力为弯应力。飞机在滑行中进行刹车时，机轮轮轴除受飞机载荷施加的弯应力外，还承受了刹车装置施加的扭力，为剪应力。所述的刹车装置对机轮轮轴所产生的扭力力矩，即为刹车力矩。

对于弯应力，采用轴对称的应变片粘贴法，抵消因飞机载荷的施加而叠加的弯应力。

通过对称贴法的两片应变片求平均值，可以抵消竖直向上的由轮胎载荷引起的弯应力作用，从而得到转轴表面所受的纯剪切应力下的应变。

本发明中，四片应变片为全桥式电路接法，互为温度补偿，可消除应刹车装置吸收飞机动能而产生的温度变化的影响。

施加在轮轴上的各应力中，对测量准确度影响最大的应变为轮轴垂直方向的弯应力而引起的形变，主要为飞机载荷的施加，或因地面不平整引起的颠簸而产生；为进一步提高测量的准确度，需进一步消除弯应力的影响，使测量数据可信。因轮轴上的水平方向拉/压力的影响相对于弯应力甚微，由弯应力而引起的应变最大的部位为轮轴的上、下表面，压应变在轮轴的上表面最大，拉应变为轮轴下表面最大，依轮轴表面圆弧径线与垂直方向夹角从0～90°线性减小，因此影响最小的部位为轮轴轴线水平方向的两侧面。四个应变片分两组，一组两片，每组应变片粘贴方向相互垂直，并与轴线夹角为45°，分别对称粘贴于轮轴两侧面的轴线水平面与轮轴圆柱体表面相交的直线表面处。

进行刹车试验中，数据采集系统测量得到应变数据后，再根据材料力学的知识可以由应变计算出剪切应力大小，从而计算出刹车扭转力矩。或者通过标定的方法求出刹车力矩。

本发明所述的飞机机轮轴刹车动力矩的测量装置，在对于处于装机状态下，或者大型惯性动力试验台带起落架的刹车试验中机轮，所进行的刹车动力矩测量，解决了由于在起落架上无法安装扭矩/力传感器而无法对刹车装置的动态刹车力矩进行直接测量的问题。

本发明用简单的结构满足了不同结构大小起落架刹车试验的动力矩测量要求，解决了起落架动力试验刹车力矩测量的难题，并创造性地用于飞机刹车装置处于装机状态时刹车力矩的测量，可作为飞机的机载设备使用，具有巨大的使用价值。本发明具有结构简单、安装方便、省力省时、通用性好、安全性好等优点，可广泛用于各型军机、民机起落架刹车试验和汽车等其他车轮动力试验测试，具有重要的社会意义和应用前景。

由于本发明使用，改变了目前刹车力矩的测量只在机轮在惯性试验台上做试验的时候测量的现状，能够得到对刹车装置实际使用时的工况状态数据，提供了准确的刹车装置强度和寿命评估，为研究性能更佳的刹车装置提供了试验依据。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是应变片的连接示意图。

图3是粘贴位置示意图。图中：

1.机轮；2.轮毂及刹车装置；3.轮轴；4.起落架支柱；5.应变片；6.数据采集系统。

具体实施方式

本实施例是某型飞机滑行刹车试验中刹车力矩测量系统，包括应变片和数据采集系统6。

本实施例中，所述应变片5有4片，分别为第一应变片R₁、第二应变片R₂、第三应变片R₃和第四应变片R₄。数据采集系统6为常规应变采集系统。所述四个应变片5均分为两组，第一应变片R₁与第二应变片R₂一组，第三应变片R₃与第四应变片R₄一组；将两组应变片对称粘贴在轮毂和起落架支柱4之间的轮轴表面，并处于轮轴轴线所处的水平面上。所述每组中的两个应变片长度方向的中心线之间的夹角为90度，并且所述两个应变片长度方向的中心线与轴线夹角均为45°。

所述四个应变片之间通过全桥式电路连接，并且该桥式电路中的各输出端分别与数据采集系统6的各接口连通。所述各应变片之间通过全桥式电路连接，互为温度补偿，以消除应刹车装置吸收飞机动能而产生的温度变化的影响。

本实施例中，当飞机刹车滑行时，由刹车装置产生刹车力矩，以此消耗飞机动能。刹车时，机轮1在轮毂及刹车装置2处产生刹车力矩，表现为在轮轴3上的圆柱体产生由扭力力矩带来的应变，本实施例利用应变片5测量轮轴3表面的应变来间接测量刹车力矩。

测量时，选取轮轴3上轮毂及刹车装置2和起落架支柱4之间的一段轮轴的表面来进行应变测量。分析飞机机轮轮轴3的受力情况，包括：刹车装置提供的扭力力矩、由垂直向下的飞机载荷产生的弯应力，以及当飞机受侧风影响时，由该侧风引起的轴向拉/压力。

对于所述弯应力和轴向的拉/压力，采用轴对称的应变片粘贴法，以抵消因飞机载荷的施加而叠加的弯应力。

施加在轮轴上的各应力中，对测量准确度影响最大的应变为轮轴垂直方向的弯应力而引起的形变，主要为飞机载荷的施加，或因地面不平整引起的颠簸而产生；为进一步提高测量的准确度，需进一步消除弯应力的影响，使测量数据可信。因轮轴上的水平方向拉/压力的影响相对于弯应力甚微，由弯应力而引起的应变最大的部位为轮轴的上、下表面，压应变在轮轴的上表面最大，拉应变为轮轴下表面最大，依轮轴表面圆弧径线与垂直方向夹角从0～90°线性减小，因此影响最小的部位为轮轴轴线水平方向的两侧面。

本实施例中，为提高测量的灵敏度和精度，在沿轴线成45°方向贴应变片R₁，在沿轴线成-45°方向贴应变片R₂，两应变片相互垂直，并通过对称贴法的两片应变片R₃、R₄求平均值，以抵消竖直向上的由轮胎载荷引起的弯应力作用，从而得到转轴表面所受的纯剪切应力下的应变。

进行刹车试验中，根据数据采集系统测量得到应变数据得到剪切应力，从而计算出刹车扭转力矩。

Claims (1)

1.一种飞机滑行刹车试验中刹车力矩测量装置，包括4个应变片和数据采集系统；所述数据采集系统为常规应变采集系统，4个应变片之间通过全桥式电路连接，并且该桥式电路中的各输出端分别与数据采集系统的各接口连通；其特征在于，所述4个应变片分别为第一应变片R₁、第二应变片R₂、第三应变片R₃和第四应变片R₄；第一应变片R₁与第二应变片R₂一组，第三应变片R₃与第四应变片R₄一组；将两组应变片对称粘贴在轮毂和起落架支柱之间的轮轴表面，并处于轮轴轴线所处的水平面上；所述每组中的两个应变片长度方向的中心线之间的夹角为90°，并且所述两个应变片长度方向的中心线与轴线夹角均为45°。