專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣動(dòng)載荷模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣動(dòng)載荷模擬裝置，屬于飛機(jī)起落架收放試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為改善飛機(jī)飛行中的空氣動(dòng)力，現(xiàn)代的飛機(jī)普遍設(shè)計(jì)為可收放的起落架，在空中飛行時(shí)將起落架收起在機(jī)身或機(jī)翼內(nèi)部；在起飛、降落過(guò)程中將起落架放下承受地面載荷。 因此，飛機(jī)在空中飛行時(shí)需要完成起落架的收起和放下動(dòng)作。由于空氣阻力的影響，起落架在收放時(shí)會(huì)受到氣動(dòng)力的影響，該氣動(dòng)力水平均勻分布于起落架上，影響起落架撐桿作動(dòng)筒與上位鎖的收放。因此，在飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)研發(fā)階段，需要對(duì)其進(jìn)行收放試驗(yàn)以模擬起落架的正常使用情況。在起落架收放試驗(yàn)中，氣動(dòng)載荷的模擬加載一直是試驗(yàn)的難點(diǎn)，其難度在于需要隨時(shí)保證氣動(dòng)載荷的水平方向并模擬載荷的大小。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于起落架收放系統(tǒng)的研究比較成熟，普遍采用起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，將飛機(jī)起落架安裝于風(fēng)洞之中進(jìn)行起飛、降落的模擬。此試驗(yàn)方法較為接近起落架真實(shí)使用情況，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但試驗(yàn)耗資巨大，建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)，不宜在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。國(guó)內(nèi)對(duì)于起落架收放試驗(yàn)的研究一般在無(wú)風(fēng)洞條件下進(jìn)行。由于起落架在真實(shí)收放過(guò)程中受到的力為一個(gè)分布力系，在試驗(yàn)中模擬極為困難，因此普遍將該分布力系進(jìn)行簡(jiǎn)化，應(yīng)用鉸鏈力矩等效原理將該氣動(dòng)載荷簡(jiǎn)化為一個(gè)或幾個(gè)集中力來(lái)施加于起落架上。 根據(jù)試驗(yàn)裝置的不同主要分為以下兩種
(a)液壓伺服作動(dòng)筒加載方案
該方案結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，負(fù)載模擬的跟蹤性能較好，但其不足之處在于對(duì)液壓作動(dòng)筒的要求較高。第一，對(duì)作動(dòng)筒尺寸要求較大，作動(dòng)筒過(guò)小無(wú)法提供足夠的行程用于起落架的收放，作動(dòng)筒過(guò)大安裝可能產(chǎn)生干涉；第二，需要建設(shè)一整套完備的液壓伺服控制系統(tǒng)，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，投入較大。(b)質(zhì)量塊-凸輪-滑軌加載方案
該方案氣動(dòng)載荷較為接近真實(shí)情況，載荷方向性好，但其不足之處有如下幾點(diǎn)第一， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，鋼絲繩數(shù)量過(guò)多導(dǎo)致易與起落架產(chǎn)生干涉；第二，根據(jù)起落架上氣動(dòng)載荷的大小只能設(shè)計(jì)唯一的凸輪形狀與之對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)于某些載荷工況可能無(wú)法設(shè)計(jì)出相應(yīng)的凸輪來(lái)滿(mǎn)足其加載要求；第三，加載中質(zhì)量塊隨著起落架的收放會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，存在一定的安 ^^^ 急 ^^ ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種起落架氣動(dòng)載荷模擬裝置，采用液壓作動(dòng)筒-凸輪-滑軌加載機(jī)構(gòu)，該裝置將質(zhì)量塊的加載方式改為采用作動(dòng)筒加載方式，消除了試驗(yàn)過(guò)程中的安全隱患，同時(shí)降低了對(duì)液壓作動(dòng)筒的行程、速率要求；采用了雙凸輪模擬氣動(dòng)載荷大小，大大提高了對(duì)起落架的加載曲線的擬合能力。
為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種氣動(dòng)載荷模擬裝置，其試驗(yàn)臺(tái)架固定安裝于試驗(yàn)地面上，在試驗(yàn)臺(tái)架上部安裝有用于支撐起落架與機(jī)身鉸接處的支座，起落架撐桿作動(dòng)筒連接外部液壓系統(tǒng)，在試驗(yàn)臺(tái)架上位于起落架運(yùn)動(dòng)平面的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有兩套加載機(jī)構(gòu)，每一套加載機(jī)構(gòu)包括液壓作動(dòng)筒、 齒輪減速器、聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)、凸輪機(jī)構(gòu)、一號(hào)鋼絲繩、二號(hào)鋼絲繩、滑軌及小車(chē)滑輪；所述液壓作動(dòng)筒固定安裝于試驗(yàn)臺(tái)架下部縱梁處，滑軌及小車(chē)滑輪安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上部，凸輪機(jī)構(gòu)安裝在滑軌下方，一號(hào)鋼絲繩的一端固定連接于起落架上，另一端繞過(guò)小車(chē)滑輪再連接凸輪機(jī)構(gòu)；小車(chē)滑輪通過(guò)小車(chē)安裝于滑軌上并隨著起落架的收放而在滑軌上滑動(dòng)；二號(hào)鋼絲繩一端連接于凸輪機(jī)構(gòu)，另一端連接的位于試驗(yàn)臺(tái)架下部的聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)，聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)與齒輪減速器嚙合；齒輪減速器輸入端與一齒條相互嚙合，而齒條連接于液壓作動(dòng)筒上。上述凸輪機(jī)構(gòu)最好是由內(nèi)凸輪和外凸輪構(gòu)成的雙凸輪機(jī)構(gòu)，兩者相對(duì)固定，一號(hào)鋼絲繩連接內(nèi)凸輪，二號(hào)鋼絲繩連接外凸輪。內(nèi)凸輪與外凸輪的外緣形狀與試驗(yàn)要求的加載曲線一致，兩者相對(duì)固定并安裝于支撐架上。小車(chē)由4個(gè)滾動(dòng)軸承作為小車(chē)滑輪在滑軌內(nèi)滾動(dòng)。滑軌則由一段弧度為60°的圓弧及相切于該圓弧的切線組成。液壓作動(dòng)筒提供的為恒定載荷，而起落架在收放過(guò)程中的載荷是根據(jù)收放角度變化的一條曲線，中間載荷大小的轉(zhuǎn)化通過(guò)使用雙凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)特定輪廓的凸輪，使得作用于一號(hào)鋼絲繩上的拉力為試驗(yàn)所需求的氣動(dòng)載荷大小。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果
1.試驗(yàn)采用了兩套加載機(jī)構(gòu)分別獨(dú)立地對(duì)稱(chēng)安裝于起落架兩側(cè)，保證了試驗(yàn)中鋼絲繩的拉力不會(huì)對(duì)起落架產(chǎn)生扭矩的影響；
2.液壓作動(dòng)筒固定安裝于試驗(yàn)臺(tái)架下部縱梁處，試驗(yàn)時(shí)只需提供恒定推力，消除了質(zhì)量塊加載方案的不安全因素，降低了對(duì)液壓作動(dòng)筒的尺寸及控制要求；
3.采用了雙凸輪的方式模擬可變氣動(dòng)載荷，可根據(jù)氣動(dòng)載荷的曲線對(duì)內(nèi)、外凸輪的形狀進(jìn)行優(yōu)化，提高了氣動(dòng)載荷加載的精確性；
4.鋼絲繩的數(shù)量從12條減少至4條，鋼絲繩拉扯線路簡(jiǎn)單明了，減少了試驗(yàn)過(guò)程中相互干涉的可能。


圖1是收放試驗(yàn)整體安裝示意圖。圖2是收放試驗(yàn)加載方案示意圖。圖3是雙凸輪示意圖。圖4是滑軌及小車(chē)式滑輪示意圖。圖中標(biāo)號(hào)名稱(chēng)1、試驗(yàn)臺(tái)架，2、起落架，3、齒輪減速器，4、聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)，5、液壓作動(dòng)筒，6、二號(hào)鋼絲繩，7、內(nèi)凸輪，8、外凸輪，9、一號(hào)鋼絲繩，10、支撐架，11、滑軌，12、撐桿作動(dòng)筒，13、小車(chē)滑輪，14、定滑輪，15、小車(chē)。
具體實(shí)施例方式附圖非限制性地公開(kāi)了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的氣動(dòng)載荷模擬裝置，包括液壓作動(dòng)筒5、齒輪減速器3、雙凸輪、滑軌11及小車(chē)式滑輪。該裝置按特定要求安裝于試驗(yàn)臺(tái)架1上，試驗(yàn)臺(tái)架 1固定安裝于實(shí)驗(yàn)室地軌上，對(duì)整個(gè)試驗(yàn)起固定與支撐作用。起落架2與機(jī)身鉸接處連接到單、雙叉耳支座上，支座上加關(guān)節(jié)軸承，保證起落架支柱與夾具交點(diǎn)不直接承受力矩，而由各交點(diǎn)力平衡。起落架的撐桿作動(dòng)筒12連接外部液壓系統(tǒng)；本加載裝置包括兩套加載機(jī)構(gòu)，每一套加載機(jī)構(gòu)由液壓作動(dòng)筒5、齒輪減速器3、內(nèi)凸輪7、外凸輪8、滑軌11及小車(chē)式滑輪組成，分別對(duì)稱(chēng)安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上。一號(hào)鋼絲繩9的一端固定連接于起落架2上，另一端繞過(guò)小車(chē)15上的滑輪13并連接于內(nèi)凸輪7 ；小車(chē)15安裝于滑軌11上并隨著起落架的收放而在滑軌上滑動(dòng)；二號(hào)鋼絲繩6 —端連接于外凸輪8，另一端連接于聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)4上，聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)4與齒輪減速器3嚙合；齒輪減速器3的輸入端與一齒條相互嚙合，齒條連接于液壓作動(dòng)筒5上。如圖3，雙凸輪由兩個(gè)特定輪廓的凸輪組成，起落架收放過(guò)程中兩個(gè)凸輪一起旋轉(zhuǎn)，由力矩等效保證了二號(hào)鋼絲繩6為定載荷而一號(hào)鋼絲繩9為變載荷，試驗(yàn)需要使用其大部分的輪廓，起落架收起特定角度對(duì)應(yīng)于凸輪的特定半徑，試驗(yàn)中不需使用的輪廓直接由直線輪廓過(guò)渡。如圖4，滑軌機(jī)構(gòu)由四條開(kāi)有凹槽的滑軌11組成，凹槽內(nèi)抹有潤(rùn)滑脂，形狀設(shè)計(jì)由一段圓弧加切線組成，保證小車(chē)15可由滑軌最底端滑至最上端。試驗(yàn)開(kāi)始前，起落架2處于放下?tīng)顟B(tài)，液壓作動(dòng)筒5提供額定推力，保持二號(hào)鋼絲繩6及一號(hào)鋼絲繩9處于拉緊狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，起落架液壓系統(tǒng)提供高壓油，推動(dòng)撐桿作動(dòng)筒12往外伸，起落架2便沿著與機(jī)身的鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)逐漸往上收起。在此過(guò)程中，小車(chē) 15跟隨起落架2的旋轉(zhuǎn)而被拉著往上運(yùn)動(dòng)，保證了收起過(guò)程中載荷的水平。同時(shí)，起落架拉動(dòng)一號(hào)鋼絲繩9，一號(hào)鋼絲繩9繞在外凸輪8上，外凸輪8順時(shí)針旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)內(nèi)凸輪7與其一起旋轉(zhuǎn)，拉動(dòng)二號(hào)鋼絲繩6。二號(hào)鋼絲繩6另一端纏繞于聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)4上，拉動(dòng)聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)4按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。齒輪減速器3與聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)4相互嚙合做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，拉動(dòng)液壓作動(dòng)筒5頂端的齒條，液壓作動(dòng)筒5提供了一定的推力以阻止起落架2的收起運(yùn)動(dòng)。起落架2收起至額定角度時(shí)碰到上位鎖并上鎖，此時(shí)收起過(guò)程完成。起落架放下過(guò)程與收起過(guò)程相反，直到起落架2完全放下并順利上鎖，一個(gè)收放過(guò)程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種氣動(dòng)載荷模擬裝置，其試驗(yàn)臺(tái)架(1)固定安裝于試驗(yàn)地面上，在試驗(yàn)臺(tái)架(1) 上部安裝有用于支撐起落架( 與機(jī)身鉸接處的支座，起落架撐桿作動(dòng)筒(1 連接外部液壓系統(tǒng)，其特征在于在試驗(yàn)臺(tái)架(1)上位于起落架運(yùn)動(dòng)平面的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有兩套加載機(jī)構(gòu)，每一套加載機(jī)構(gòu)包括液壓作動(dòng)筒(5)、齒輪減速器(3)、聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)(4)、凸輪機(jī)構(gòu)、一號(hào)鋼絲繩(9)、二號(hào)鋼絲繩(6)、滑軌(11)及小車(chē)滑輪(13)；所述液壓作動(dòng)筒(5)固定安裝于試驗(yàn)臺(tái)架下部縱梁處，滑軌(11)及小車(chē)滑輪(13)安裝在試驗(yàn)臺(tái)架(1)上部，凸輪機(jī)構(gòu)安裝在滑軌(11)下方，一號(hào)鋼絲繩(9)的一端固定連接于起落架( 上，另一端繞過(guò)小車(chē)滑輪 (13)再連接凸輪機(jī)構(gòu)；小車(chē)滑輪(13)通過(guò)小車(chē)(15)安裝于滑軌(11)上并隨著起落架(2) 的收放而在滑軌(11)上滑動(dòng)；二號(hào)鋼絲繩(6) —端連接于凸輪機(jī)構(gòu)，另一端連接位于試驗(yàn)臺(tái)架(1)下部的聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)G)，聯(lián)動(dòng)輪盤(pán)(4)與齒輪減速器C3)嚙合；齒輪減速器C3)輸入端與一齒條相互嚙合，而齒條連接于液壓作動(dòng)筒( 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)載荷模擬裝置，其特征在于，所述凸輪機(jī)構(gòu)是由內(nèi)凸輪 (7)和外凸輪⑶構(gòu)成的雙凸輪機(jī)構(gòu)，兩者相對(duì)固定，一號(hào)鋼絲繩(9)連接內(nèi)凸輪(7)，二號(hào)鋼絲繩(6)連接外凸輪(S)0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)載荷模擬裝置，其特征在于內(nèi)凸輪(7)與外凸輪(8)的外緣形狀與試驗(yàn)要求的加載曲線一致，兩者共同安裝于支撐架(10)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣動(dòng)載荷模擬裝置，其特征在于小車(chē)(15)由4個(gè)滾動(dòng)軸承作為小車(chē)滑輪(13)在滑軌(11)內(nèi)滾動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣動(dòng)載荷模擬裝置，其特征在于，滑軌(11)由一段弧度為60°的圓弧及相切于該圓弧的切線組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣動(dòng)載荷模擬裝置，屬于飛機(jī)起落架收放試驗(yàn)系統(tǒng)。該裝置的試驗(yàn)臺(tái)架固定于地面，試驗(yàn)臺(tái)架上部安裝有用于支撐起落架與機(jī)身鉸接處的支座，起落架撐桿作動(dòng)筒連接外部液壓系統(tǒng)，在試驗(yàn)臺(tái)架上位于起落架運(yùn)動(dòng)平面的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有兩套加載機(jī)構(gòu)，每套加載機(jī)構(gòu)通過(guò)兩根鋼絲繩分別連接起落架至雙凸輪機(jī)構(gòu)，以及雙凸輪機(jī)構(gòu)至齒輪減速器再至液壓作動(dòng)筒。雙凸輪機(jī)構(gòu)中的內(nèi)、外凸輪形狀與試驗(yàn)要求的加載曲線一致該裝置能夠消除試驗(yàn)過(guò)程中的安全隱患，降低對(duì)液壓作動(dòng)筒的行程、速率要求；提高對(duì)起落架的加載曲線的擬合能力。
文檔編號(hào)B64F5/00GK102514723SQ201110365988
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者于浩, 印寅, 杜楠楠, 樊蕊, 聶宏, 魏小輝 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)