專利名稱：一種氣動載荷模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣動載荷模擬裝置，屬于飛機(jī)起落架收放試驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為改善飛機(jī)飛行中的空氣動力，現(xiàn)代的飛機(jī)普遍設(shè)計為可收放的起落架，在空中飛行時將起落架收起在機(jī)身或機(jī)翼內(nèi)部；在起飛、降落過程中將起落架放下承受地面載荷。 因此，飛機(jī)在空中飛行時需要完成起落架的收起和放下動作。由于空氣阻力的影響，起落架在收放時會受到氣動力的影響，該氣動力水平均勻分布于起落架上，影響起落架撐桿作動筒與上位鎖的收放。因此，在飛機(jī)起落架設(shè)計研發(fā)階段，需要對其進(jìn)行收放試驗以模擬起落架的正常使用情況。在起落架收放試驗中，氣動載荷的模擬加載一直是試驗的難點(diǎn)，其難度在于需要隨時保證氣動載荷的水平方向并模擬載荷的大小。發(fā)達(dá)國家對于起落架收放系統(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。此試驗方法較為接近起落架真實使用情況，試驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但試驗耗資巨大，建設(shè)周期過長，不宜在短時間內(nèi)進(jìn)行。國內(nèi)對于起落架收放試驗的研究一般在無風(fēng)洞條件下進(jìn)行。由于起落架在真實收放過程中受到的力為一個分布力系，在試驗中模擬極為困難，因此普遍將該分布力系進(jìn)行簡化，應(yīng)用鉸鏈力矩等效原理將該氣動載荷簡化為一個或幾個集中力來施加于起落架上。 根據(jù)試驗裝置的不同主要分為以下兩種
(a)液壓伺服作動筒加載方案
該方案結(jié)構(gòu)較為簡單，負(fù)載模擬的跟蹤性能較好，但其不足之處在于對液壓作動筒的要求較高。第一，對作動筒尺寸要求較大，作動筒過小無法提供足夠的行程用于起落架的收放，作動筒過大安裝可能產(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)，試驗周期較長，投入較大。(b)質(zhì)量塊-凸輪-滑軌加載方案
該方案氣動載荷較為接近真實情況，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)計較為復(fù)雜，鋼絲繩數(shù)量過多導(dǎo)致易與起落架產(chǎn)生干涉；第二，根據(jù)起落架上氣動載荷的大小只能設(shè)計唯一的凸輪形狀與之對應(yīng)，對應(yīng)于某些載荷工況可能無法設(shè)計出相應(yīng)的凸輪來滿足其加載要求；第三，加載中質(zhì)量塊隨著起落架的收放會產(chǎn)生晃動，存在一定的安 ^^^ 急 ^^ ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種起落架氣動載荷模擬裝置，采用液壓作動筒-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筒加載方式，消除了試驗過程中的安全隱患，同時降低了對液壓作動筒的行程、速率要求；采用了雙凸輪模擬氣動載荷大小，大大提高了對起落架的加載曲線的擬合能力。
為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種氣動載荷模擬裝置，其試驗臺架固定安裝于試驗地面上，在試驗臺架上部安裝有用于支撐起落架與機(jī)身鉸接處的支座，起落架撐桿作動筒連接外部液壓系統(tǒng)，在試驗臺架上位于起落架運(yùn)動平面的兩側(cè)對稱設(shè)有兩套加載機(jī)構(gòu)，每一套加載機(jī)構(gòu)包括液壓作動筒、 齒輪減速器、聯(lián)動輪盤、凸輪機(jī)構(gòu)、一號鋼絲繩、二號鋼絲繩、滑軌及小車滑輪；所述液壓作動筒固定安裝于試驗臺架下部縱梁處，滑軌及小車滑輪安裝在試驗臺架上部，凸輪機(jī)構(gòu)安裝在滑軌下方，一號鋼絲繩的一端固定連接于起落架上，另一端繞過小車滑輪再連接凸輪機(jī)構(gòu)；小車滑輪通過小車安裝于滑軌上并隨著起落架的收放而在滑軌上滑動；二號鋼絲繩一端連接于凸輪機(jī)構(gòu)，另一端連接的位于試驗臺架下部的聯(lián)動輪盤，聯(lián)動輪盤與齒輪減速器嚙合；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)，兩者相對固定，一號鋼絲繩連接內(nèi)凸輪，二號鋼絲繩連接外凸輪。內(nèi)凸輪與外凸輪的外緣形狀與試驗要求的加載曲線一致，兩者相對固定并安裝于支撐架上。小車由4個滾動軸承作為小車滑輪在滑軌內(nèi)滾動。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。液壓作動筒提供的為恒定載荷，而起落架在收放過程中的載荷是根據(jù)收放角度變化的一條曲線，中間載荷大小的轉(zhuǎn)化通過使用雙凸輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。通過設(shè)計特定輪廓的凸輪，使得作用于一號鋼絲繩上的拉力為試驗所需求的氣動載荷大小。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)以下的有益效果
1.試驗采用了兩套加載機(jī)構(gòu)分別獨(dú)立地對稱安裝于起落架兩側(cè)，保證了試驗中鋼絲繩的拉力不會對起落架產(chǎn)生扭矩的影響；
2.液壓作動筒固定安裝于試驗臺架下部縱梁處，試驗時只需提供恒定推力，消除了質(zhì)量塊加載方案的不安全因素，降低了對液壓作動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載荷，可根據(jù)氣動載荷的曲線對內(nèi)、外凸輪的形狀進(jìn)行優(yōu)化，提高了氣動載荷加載的精確性；
4.鋼絲繩的數(shù)量從12條減少至4條，鋼絲繩拉扯線路簡單明了，減少了試驗過程中相互干涉的可能。


圖1是收放試驗整體安裝示意圖。圖2是收放試驗加載方案示意圖。圖3是雙凸輪示意圖。圖4是滑軌及小車式滑輪示意圖。圖中標(biāo)號名稱1、試驗臺架，2、起落架，3、齒輪減速器，4、聯(lián)動輪盤，5、液壓作動筒，6、二號鋼絲繩，7、內(nèi)凸輪，8、外凸輪，9、一號鋼絲繩，10、支撐架，11、滑軌，12、撐桿作動筒，13、小車滑輪，14、定滑輪，15、小車。
具體實施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的氣動載荷模擬裝置，包括液壓作動筒5、齒輪減速器3、雙凸輪、滑軌11及小車式滑輪。該裝置按特定要求安裝于試驗臺架1上，試驗臺架 1固定安裝于實驗室地軌上，對整個試驗起固定與支撐作用。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)由液壓作動筒5、齒輪減速器3、內(nèi)凸輪7、外凸輪8、滑軌11及小車式滑輪組成，分別對稱安裝于試驗臺架上。一號鋼絲繩9的一端固定連接于起落架2上，另一端繞過小車15上的滑輪13并連接于內(nèi)凸輪7 ；小車15安裝于滑軌11上并隨著起落架的收放而在滑軌上滑動；二號鋼絲繩6 —端連接于外凸輪8，另一端連接于聯(lián)動輪盤4上，聯(lián)動輪盤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筒5上。如圖3，雙凸輪由兩個特定輪廓的凸輪組成，起落架收放過程中兩個凸輪一起旋轉(zhuǎn)，由力矩等效保證了二號鋼絲繩6為定載荷而一號鋼絲繩9為變載荷，試驗需要使用其大部分的輪廓，起落架收起特定角度對應(yīng)于凸輪的特定半徑，試驗中不需使用的輪廓直接由直線輪廓過渡。如圖4，滑軌機(jī)構(gòu)由四條開有凹槽的滑軌11組成，凹槽內(nèi)抹有潤滑脂，形狀設(shè)計由一段圓弧加切線組成，保證小車15可由滑軌最底端滑至最上端。試驗開始前，起落架2處于放下狀態(tài)，液壓作動筒5提供額定推力，保持二號鋼絲繩6及一號鋼絲繩9處于拉緊狀態(tài)。當(dāng)試驗開始時，起落架液壓系統(tǒng)提供高壓油，推動撐桿作動筒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。在此過程中，小車 15跟隨起落架2的旋轉(zhuǎn)而被拉著往上運(yùn)動，保證了收起過程中載荷的水平。同時，起落架拉動一號鋼絲繩9，一號鋼絲繩9繞在外凸輪8上，外凸輪8順時針旋轉(zhuǎn)帶動內(nèi)凸輪7與其一起旋轉(zhuǎn)，拉動二號鋼絲繩6。二號鋼絲繩6另一端纏繞于聯(lián)動輪盤4上，拉動聯(lián)動輪盤4按順時針旋轉(zhuǎn)。齒輪減速器3與聯(lián)動輪盤4相互嚙合做逆時針旋轉(zhuǎn)，拉動液壓作動筒5頂端的齒條，液壓作動筒5提供了一定的推力以阻止起落架2的收起運(yùn)動。起落架2收起至額定角度時碰到上位鎖并上鎖，此時收起過程完成。起落架放下過程與收起過程相反，直到起落架2完全放下并順利上鎖，一個收放過程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種氣動載荷模擬裝置，其試驗臺架(1)固定安裝于試驗地面上，在試驗臺架(1) 上部安裝有用于支撐起落架( 與機(jī)身鉸接處的支座，起落架撐桿作動筒(1 連接外部液壓系統(tǒng)，其特征在于在試驗臺架(1)上位于起落架運(yùn)動平面的兩側(cè)對稱設(shè)有兩套加載機(jī)構(gòu)，每一套加載機(jī)構(gòu)包括液壓作動筒(5)、齒輪減速器(3)、聯(lián)動輪盤(4)、凸輪機(jī)構(gòu)、一號鋼絲繩(9)、二號鋼絲繩(6)、滑軌(11)及小車滑輪(13)；所述液壓作動筒(5)固定安裝于試驗臺架下部縱梁處，滑軌(11)及小車滑輪(13)安裝在試驗臺架(1)上部，凸輪機(jī)構(gòu)安裝在滑軌(11)下方，一號鋼絲繩(9)的一端固定連接于起落架( 上，另一端繞過小車滑輪 (13)再連接凸輪機(jī)構(gòu)；小車滑輪(13)通過小車(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；二號鋼絲繩(6) —端連接于凸輪機(jī)構(gòu)，另一端連接位于試驗臺架(1)下部的聯(lián)動輪盤G)，聯(lián)動輪盤(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筒( 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動載荷模擬裝置，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)，兩者相對固定，一號鋼絲繩(9)連接內(nèi)凸輪(7)，二號鋼絲繩(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所述的氣動載荷模擬裝置，其特征在于小車(15)由4個滾動軸承作為小車滑輪(13)在滑軌(11)內(nèi)滾動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣動載荷模擬裝置，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)明公開了一種氣動載荷模擬裝置，屬于飛機(jī)起落架收放試驗系統(tǒng)。該裝置的試驗臺架固定于地面，試驗臺架上部安裝有用于支撐起落架與機(jī)身鉸接處的支座，起落架撐桿作動筒連接外部液壓系統(tǒng)，在試驗臺架上位于起落架運(yùn)動平面的兩側(cè)對稱設(shè)有兩套加載機(jī)構(gòu)，每套加載機(jī)構(gòu)通過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筒。雙凸輪機(jī)構(gòu)中的內(nèi)、外凸輪形狀與試驗要求的加載曲線一致該裝置能夠消除試驗過程中的安全隱患，降低對液壓作動筒的行程、速率要求；提高對起落架的加載曲線的擬合能力。
文檔編號B64F5/00GK102514723SQ201110365988
公開日2012年6月27日 申請日期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 申請人:南京航空航天大學(xué)