CN216815964U - 一种用于试验的舵面模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于结构强度试验设计技术领域,具体涉及一种用于试验的舵面模拟器。所述舵面模拟器包括作动器假件(5)、扭力管(3)、摇臂(4)、筒形梁一段(1)、加载接头(7)和筒形梁二段(2)；作动器假件(5)的一端与摇臂(4)铰接，另一端与机体支撑结构连接，用于作动器真件，用来调整模拟器长度；扭力管(3)与摇臂(4)固定连接，扭力管(3)的一端与筒形梁一段(1)的一端固定连接；筒形梁二段(2)的一端插入筒形梁一段(1)的另一端内部，筒形梁一段(1)外部套设有加载接头(7)；利用贯穿螺栓连接加载接头(7)、筒形梁二段(2)和筒形梁一段(1)，实现连接。

Description

一种用于试验的舵面模拟器

技术领域

本实用新型属于结构强度试验设计技术领域,具体涉及一种用于试验的舵面模拟器。

背景技术

由于舵面为对称结构，在飞机结构上均有左右两个舵面。在结构强度试验中，在充分论证分析的前提下，为了节省试验成本和缩短试验周期，若只需要一个舵面可完成试验考核的目的时，则无需两个舵面均采用真件，真件如图1 所示。即另一个舵面结构可由舵面模拟器代替。舵面试验件由舵面结构及作动器成品(包括液压作动筒、活塞杆、电气控制系统和液压导管等多个系统组成) 组成，该试验件需具备加载及刚度和实现舵面功能的作用。由于舵面结构由多个零件及装配件组成，并且作动器由多个子系统构成，结构复杂精密。单个试验件如由结构真件构成，制造周期长，成本昂贵。故需要设计一种试验用的舵面模拟器。

实用新型内容

本实用新型的目的：设计一种能有效承受并传递载荷、满足刚度要求、可快速改变舵面偏转角度、结构简单、使用方便、成本低廉的试验用舵面结构模拟器，用于替代舵面真实结构在强度试验中的应用。

本实用新型的技术方案：提供一种用于试验的舵面模拟器，所述舵面模拟器包括作动器假件5、扭力管3、摇臂4、筒形梁一段1、加载接头和筒形梁二段2；

作动器假件5的一端与摇臂4铰接，另一端与机体支撑结构连接，用于作动器真件，用来调整模拟器长度；

扭力管3与摇臂4固定连接，扭力管3的一端与筒形梁一段1的一端固定连接；

筒形梁二段2的一端插入筒形梁一段1的另一端内部，筒形梁一段1外部套设有加载接头；利用贯穿螺栓连接加载接头、筒形梁二段2和筒形梁一段1，实现连接。

进一步地，所述舵面模拟器还包括关节轴承6；扭力管3的两端均穿过所述关节轴承6。

进一步地，筒形梁一段1为轴向方向为台阶型结构；筒形梁一段1用于模拟舵面梁。

进一步地，扭力管3的刚度与舵面真件的刚度一致。

进一步地，摇臂的刚度与舵面真件的刚度一致。

进一步地，加载接头的内部为圆形，通过贯穿螺栓与筒形梁一段、筒形梁二段的套合区连接；加载接头外部为平直面，方便与试验加载结构连接。

有益效果：

该实用新型是全舵面的假件设计，解决了多工况加载及刚度匹配问题，且实现了主要功能的一种低成本替代装置。

该模拟器能够满足在试验中强度和刚度要求、可实现多个工况载荷的施加、满足刚度匹配性、满足舵面偏转功能；结构简单，装配使用方便。

附图说明

图1为舵面真件结构示意图；

图2为舵面模拟器部件示意图；

图3为舵面模拟器加载示意图；

图4(a)为加载接头的等轴视图；

图4(b)为加载接头沿B-B方向的剖视图。

具体实施方式

实施例1

结合图2所示，本实施例，提供一种用于试验的舵面模拟器，所述舵面模拟器包括作动器假件5、扭力管3、摇臂4、筒形梁一段1、加载接头和筒形梁二段2。

作动器假件5的一端与摇臂4铰接，另一端与机体支撑结构连接，用于作动器真件，用来调整模拟器长度；

扭力管3与摇臂4固定连接，扭力管3的一端与筒形梁一段1的一端固定连接；

筒形梁二段2的一端插入筒形梁一段1的另一端内部，筒形梁一段1外部套设有加载接头；利用贯穿螺栓连接加载接头、筒形梁二段2和筒形梁一段1，实现连接。

其中，筒形梁一段1：模拟舵面梁，用来连接摇臂支座及加载接头，是主要传力部件。筒型梁一段尺寸参照舵面真件筒形梁结构，以便于使用已有尺寸的轴承配件。筒型梁一段用于提供舵面刚度和传力路径。

筒形梁二段2：筒形梁二段前段与筒形梁一段套合，在套合处与加载接头连接。套合处的长度由加载接头的大小决定。通过改变套合处的长度，可连接不同长度的加载接头，实现多工况加载的需求。筒型梁二段用于提供舵面刚度；筒型梁二段与筒形梁一段套合处连接加载接头；筒型梁二段的端部连接主翼面，端部制动。

扭力管3：由于扭力管需与其他部件连接，且通过其传递舵面扭矩。故其参数与舵面真件结构参数一致。但更换了满足试验强度刚度需求的更低成本金属材料，降低制造成本和加工难度。扭力管用于传递扭矩。

摇臂4：由于摇臂需与作动器假件及扭力管连接，且通过其传递作动器假件轴力。故其参数与舵面真件结构参数一致。但更换了满足试验强度刚度需求的更低成本金属材料，降低制造成本和加工难度。摇臂用于连接作动器假件和舵面模拟器，传递载荷。

作动器假件5：模拟作动器真件，用来调整模拟器长度，是主要传力部件。通过试验工况的偏度，设计了固定长度的杆形作动器假件，在满足试验强度刚度的条件下，实现舵面偏转功能。作动器假件连接主翼面。

关节轴承6：由于关节轴承起到舵面与其他结构的连接作用，实现舵面扭转。在配合精度上有一定要求且原结构较为简单，无需更改设计；沿用了真件结构。

加载接头7：加载接头在实现试验加载与传载的功能同时，需满足与其他结构的刚度匹配性。加载接头内部为圆形，与筒形梁通过贯穿螺栓与筒形梁一段及二段套合区连接。加载接头外部为平直面，方便与试验方加载结构连接。在外部平直面到内部环形区域的过渡段，考虑到传载连续和降低成本，通过增加内部筋条满足强度刚度要求。加载接头施加垂向载荷，可依据不同载荷压心工况改变位置，设计灵活，安装方便。

加载接头设计原理依据力矩平衡，如公式1所示：结合图3、图4(a)和图4(b)所示，M为舵面力矩，F为舵面作动器推力，H为摇臂半径，P为试验载荷，L为力臂及加载接头参考尺寸。另外通过强度分析保证加筋及其他尺寸满足要求。

M＝FH＝PL，L＝M/P＝FH/P (1)

本实施例的模拟器，能够实现以下几个方面：

设计舵面真件结构的主传力(主梁)及主要挂接接头结构，使其与原结构主传力结构的传力路径相同，且强度刚度相当。

简化舵面真件结构的非主传力结构(肋，非主传力梁)，使其结构简单，装配方便。

由于简化了非传力结构，试验加载区域减少，设计了一个可进行多工况加载的接头，使其法向投影面包含多工况加载的压心。其自身在加载时满足刚度匹配，其与主梁的连接需满足强度要求。该加载接头可依据载荷压心位置调整。

设计作动器假件实现原作动器成品功能。简化原作动器成品的复杂结果。在结构强度试验中，舵面一般固定在某个特定偏转角度下，不需要用作动器来操纵舵面做连续偏转。故可以设计固定长度的作动器假件来代替原作动器成品，满足强度刚度要求。生产及安装难度大幅下降，节约周期及经济成本。

Claims (6)

1.一种用于试验的舵面模拟器，其特征在于，所述舵面模拟器包括作动器假件(5)、扭力管(3)、摇臂(4)、筒形梁一段(1)、加载接头(7)和筒形梁二段(2)；

作动器假件(5)的一端与摇臂(4)铰接，另一端与机体支撑结构连接，用于作动器真件，用来调整模拟器长度；

扭力管(3)与摇臂(4)固定连接，扭力管(3)的一端与筒形梁一段(1)的一端固定连接；

筒形梁二段(2)的一端插入筒形梁一段(1)的另一端内部，筒形梁一段(1)外部套设有加载接头(7)；利用贯穿螺栓连接加载接头(7)、筒形梁二段(2)和筒形梁一段(1)，实现连接。

2.根据权利要求1所述的用于试验的舵面模拟器，其特征在于，所述舵面模拟器还包括关节轴承(6)；扭力管(3)的两端均穿过所述关节轴承(6)。

3.根据权利要求2所述的用于试验的舵面模拟器，其特征在于，筒形梁一段(1)为轴向方向为台阶型结构；筒形梁一段(1)用于模拟舵面梁。

4.根据权利要求2所述的用于试验的舵面模拟器，其特征在于，扭力管(3)的刚度与舵面真件的刚度一致。

5.根据权利要求2所述的用于试验的舵面模拟器，其特征在于，摇臂的刚度与舵面真件的刚度一致。

6.根据权利要求2所述的用于试验的舵面模拟器，其特征在于，加载接头(7)的内部为圆形，通过贯穿螺栓与筒形梁一段、筒形梁二段的套合区连接；加载接头外部为平直面，方便与试验加载结构连接。

Images