本公开涉及航空领域，特别涉及一种飞行器拦阻试验装置及飞行器拦阻载荷传递模拟设备。
背景技术
随着航空科技的发展，舰载机和陆基飞机等技术有了巨大的进步。由于降落环境的特殊性，舰载机和陆基飞机都需要在较短距离着陆，并且舰载机着舰、陆基飞机着陆具有速度大、发动机以最大功率工作等特点，因此舰载机和陆基飞机需要在拦阻装置的协助下拦停；这对机身结构会产生巨大影响。因此，工程中常常研究拦阻对飞行器着陆的影响。
现有技术中通常采用静力试验研究拦阻对飞行器着陆的影响，静力试验包括预实验阶段和正式试验阶段，预实验阶段是按一定程序逐级缓慢地加一不大的载荷，对位移和应变测量点进行观测和监视，找出结构承力和变形的基本趋势，并检验实验件、支持系统、加载装置和测量设备的可靠性；正式试验阶段常先取预计载荷的5～10％为初始载荷，测量初始应力、应变和位移，然后按一定程序逐级、均匀、缓慢地加载，并逐次测量和记录各应变测量点、位移测量点和载荷测量点的数据。同时，仔细观察试验件，直至达到预定的载荷或预定的实验状态。但是舰载机拦阻是一个动态过程，拦阻力在拦阻工程中是变化的，将拦阻力简化为静力加载在飞行器上会对试验结果的真实性造成影响。
鉴于此，本领域亟需一种新的拦阻模拟设备用于研究拦阻对飞行器着陆的影响。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本公开的目的在于提供一种飞行器拦阻试验装置及飞行器拦阻载荷传递模拟设备，进而模拟舰载机着舰的动态过程，提高试验结果的准确率。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的第一方面，提供一种飞行器拦阻试验装置，其特征在于，包括：
加载连杆，所述加载连杆与所述飞行器连接，用于推动或拦阻所述飞行器运动；
作动筒，所述作动筒的第一端与第一承载面连接，第二端通过一张力组件与所述加载连杆的第一端连接，用于牵引所述加载连杆沿着第一方向运动；
弹性组件，所述弹性组件的第一端与所述加载连杆的第二端连接，第二端与第二承载面连接，所述第二承载面与所述第一承载面相对设置；用于在载荷达到预定载荷后带动所述加载连杆沿着与所述第一方向相反的方向运动，以拦阻所述飞行器。
在本公开的示例性实施例中，所述拦阻装置还包括拦阻钩。
在本公开的示例性实施例中，所述加载连杆包括加载杆架和位于所述加载杆架中的加载斜杆及加载横杆，其中所述加载斜杆用于推动所述拦阻钩以使所述飞行器沿所述第一方向运动，所述加载横杆通过所述拦阻钩拦阻所述飞行器。
根据本公开的第二方面，提供了一种飞行器拦阻载荷传递模拟设备，其特征在于，包括：
飞行器拦阻试验装置，所述飞行器拦阻试验装置为上述的飞行器拦阻试验装置；
支撑装置，位于所述飞行器拦阻试验装置上方，用于支撑所述飞行器；
阻尼装置，位于所述弹性组件上方，用于对所述飞行器施加阻尼力以使所述飞行器停止运动。
在本公开的示例性实施例中，所述支撑装置包括导轨和垫块，所述导轨的下表面与所述垫块的上表面固定连接，且所述垫块的下表面固定于地面。
在本公开的示例性实施例中，所述导轨为工字钢。
在本公开的示例性实施例中，所述阻尼装置为一阻尼器，所述阻尼器的第一端固定于所述第二承载面。
在本公开的示例性实施例中，当所述作动筒的载荷小于所述预定载荷时，所述作动筒通过所述张力组件牵引所述加载连杆和所述弹性组件沿着所述第一方向运动；当所述作动筒的载荷大于或等于所述预定载荷时，所述张力组件断裂，所述弹性组件带动所述加载连杆沿着与所述第一方向相反的方向运动。
在本公开的示例性实施例中，所述飞行器上设置有应变片，用于监测所述飞行器机身各部分在加速阶段的应力应变。
在本公开的示例性实施例中，所述飞行器和/或所述加载连杆上设置有加速度传感器，以监测所述飞行器的加速度的变化。
由上述技术方案可知，本公开示例性实施例中的飞行器拦阻试验装置及飞行器拦阻载荷传递模拟设备至少具备以下优点和积极效果：
本公开中的飞行器拦阻试验装置包括作动筒、加载连杆和弹性组件等，作动筒通过张力组件与加载连杆的第一端连接，弹性组件与加载连杆的第二端连接，同时加载连杆与飞行器连接，当作动筒的载荷小于预定载荷时，作动筒通过张力组件牵引加载连杆和弹性组件沿着所述第一方向运动；当作动筒的载荷大于或等于预定载荷时，张力组件断裂，弹性组件带动加载连杆沿着与第一方向相反的方向运动，迫使飞行器停止运动。本公开一方面通过作动筒、加载连杆、张力组件、弹性组件和飞行器形成了一个完整的制动系统，能够动态模拟拦阻力在拦阻工程中的变化，提高了在研究拦阻对飞行器着陆的影响时的准确率；另一方面可以对飞行器拦阻试验施加惯性载荷，避免静力加载的不利影响。
本公开应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出现有技术中静力拦阻试验装置的结构示意图；
图2示出本公开示例性实施例中飞行器拦阻试验装置的结构示意图；
图3示出本公开示例性实施例中飞行器拦阻试验装置的结构示意图；
图4示出本公开示例性实施例中加载连杆的结构示意图；
图5示出本公开示例性实施例中飞行器拦阻载荷传递模拟设备的结构示意图；
图6示出了本公开示例性实施例中支撑装置的结构示意图；
图7示出了本公开示例性实施例中舰载机的加速度-时间曲线；
图8示出了本公开示例性实施例中飞行器拦阻载荷传递模拟设备的示意图；
图9a示出了本公开示例性实施例中飞行器加速度-位移变化曲线图；
图9b示出了本公开示例性实施例中飞行器加速度-时间变化曲线图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
本说明书中使用用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
在本领域的相关技术中，通常采用静力试验研究拦阻对飞行器着陆的影响，图1示出了静力拦阻试验装置的结构示意图，如图1所示，飞行器101(或试验件)的一端固定在承载面a上，另一端通过拦阻钩102与张力组件103连接；作动筒104的一端固定在承载面b上，另一端固定在反力架105上；同时张力组件103也固定在反力架105上。模拟试验时，作动筒104张拉反力架105，当载荷达到一定值时，张力组件103断裂，力施加在拦阻钩102上实现拦阻效果。
静力试验是将拦阻力简化为静力加载到飞行器上，研究拦阻对飞行器着陆的影响。但是飞行器拦阻是一个动态过程，拦阻力在拦阻工程中是变化的，将拦阻力简化为静力加载会对试验结果的真实性造成影响。
鉴于相关技术中存在的问题，本公开首先提供了一种飞行器拦阻试验装置，图2示出了飞行器拦阻试验装置的结构示意图，如图2所示，飞行器拦阻试验装置200包括加载连杆201、作动筒202、弹性组件203和张力组件204，其中，加载连杆201与飞行器连接，用于推动或拦阻飞行器运动；作动筒202的第一端与第一承载面连接，第二端通过张力组件204与加载连杆201的第一端连接，用于牵引加载连杆201沿着第一方向运动；弹性组件203的第一端与加载连杆201的第二端连接，第二端与第二承载面连接，第二承载面与第一承载面相对设置；用于在载荷达到预定载荷后带动加载连杆201沿着与第一方向相反的方向运动，以拦阻飞行器。
本公开中的飞行器拦阻试验装置通过作动筒、加载连杆、张力组件、弹性组件和飞行器形成了一个完整的制动系统，当作动筒的载荷小于预定载荷时，作动筒通过张力组件牵引加载连杆和弹性组件沿着第一方向运动；当作动筒的载荷大于或等于预定载荷时，张力组件断裂，弹性组件带动加载连杆沿着与第一方向相反的方向运动，迫使飞行器停止运动。本公开中的飞行器拦阻试验装置能够动态模拟拦阻力在拦阻工程中的变化，提高模拟试验中研究拦阻与飞行器着陆的影响的准确率；另外可以对飞行器拦阻试验施加惯性载荷，避免静力加载的不利影响。
在本公开的示例性实施例中，图3示出了一种飞行器拦阻试验装置的结构示意图，如图3所示，本公开中的飞行器拦阻试验装置还包括拦阻钩205，拦阻钩205可以设置于飞行器的尾部，当飞行器着陆后，用于捕捉并钩住地面上的拦阻装置的拦阻索，保证飞行器在短距离内制动。
在本公开的示例性实施例中，图4示出了加载连杆的结构示意图，如图4所示，加载连杆201包括加载杆架401、加载斜杆402和加载横杆403，其中加载斜杆402和加载横杆403位于加载杆架401中。当作动筒202张拉加载连杆201和弹性组件203时，加载斜杆402推动拦阻钩205推动飞行器(或试验件)随作动筒202同步运动；当作动筒202上的载荷达到一定值时，张力组件204断裂，张拉的弹性组件203被释放，弹性组件203带动加载连杆201反向运动，此时加载横杆403挂上拦阻钩205拦阻飞行器，实现拦阻力拦阻效果。
在本公开的示例性实施例中，加载连杆201与弹性组件203可以固定连接；加载斜杆402与加载杆架401可以固定连接，并在竖直方向保持一定角度；固定连接的方式可以是焊接、螺栓连接等方式，当然也可以采用本领域常用的其它固连方式，本公开对此不做具体限定。
在本公开的示例性实施例中，飞行器可以是舰载机或是陆基飞机，也可以是其它需要短距离制动的飞行器；弹性组件203可以是具有刚度系数的弹簧，弹簧的刚度系数由飞行器的最大加速度和机身自重决定；同时张力组件204可以采用张力销，以将作动筒201和加载连杆202连接。
本公开还提供一种飞行器拦阻载荷传递模拟设备，图5示出了飞行器拦阻载荷传递模拟设备的结构示意图，如图5所示，飞行器拦阻载荷传递模拟设备500包括飞行器拦阻试验装置501、支撑装置502和阻尼装置503，其中飞行器拦阻试验装置501为本公开记载的飞行器拦阻试验装置200；支撑装置502位于飞行器拦阻试验装置501上方，用于支撑飞行器；阻尼装置503位于飞行器拦阻试验装置501中的弹性组件203上方，用于对飞行器施加阻尼力以使飞行器停止运动。
在本公开的示例性实施例中，图6示出了支撑装置的结构示意图，如图6所示，支撑装置502包括导轨601和垫块602，为了保证稳定性，垫块602的下表面可以通过焊接或螺栓连接等方式固定在地面上；同时垫块602的上表面与导轨601的下表面也固定连接，固定连接的方式具体地可以是焊接连接，也可以是本领域常用的其它连接方式，本公开对此不做具体限定。为了承载飞行器(或试验件)并保证其能够自由运动，导轨优选采用工字钢，以使飞行器(或试验件)在导轨上自由滑动。
在本公开的示例性实施例中，以拦阻舰载机为例，舰载机拦阻载荷由拦阻钩挂上拦阻索开始逐渐增加，在0.6s左右拦阻载荷达到最大，随后逐渐降低。图7示出了舰载机的加速度-时间曲线，如图7所示，当0≤t≤0.6s时，舰载机的加速度逐渐增大；当t＝0.6s时，舰载机的加速度最大；当0.6＜t≤3.5s时，舰载机的加速度逐渐减小。由上可知，在舰载机的拦阻载荷最大时，舰载机的加速度也达到最大值。
在本公开的示例性实施例中，图8示出了飞行器拦阻载荷传递模拟设备的结构示意图，如图8所示，飞行器位于支撑装置502的导轨601(未示出)上，飞行器拦阻试验装置501位于飞行器和支撑装置502的下方，阻尼装置503位于飞行器拦阻试验装置501中的弹性组件203上方。当作动筒202沿第一方向运动时，加载连杆201和弹性装置203同时被张拉，也沿着第一方向运动，此时加载连杆201中的加载斜杆402推动拦阻钩205使飞行器沿着第一方向运动；当作动筒202上的载荷达到预设载荷时，该预设载荷与张力组件204的断裂载荷相等，此时张力组件204断开，张拉的弹性组件203被释放，弹性组件203带动加载连杆201沿着第二方向运动，该第二方向与第一方向相反；同时加载横杆403挂上拦阻钩205，以预设载荷拉动飞行器加速运动，实现动态拦阻的试验模拟。
进一步地，在弹性组件203张拉结束后，飞行器具有较大的速度，这时候可以通过阻尼装置503给飞行器施加阻尼力，将飞行器的速度减小至零，保证飞行器的安全。在本公开中，阻尼装置503可以是阻尼器，其位于弹性组件203上方，一端固定在第二承载面上，另一端指向飞行器。
在本公开的示例性实施例中，模拟试验时，可以选取飞行器的最大加速度为5g(g为重力加速度，g＝9.8m/s2)，机身的自重为3000kg，相应地弹性组件203为刚度系数为150kn/m的弹簧，因此飞行器的最大载荷为150kn。当作动筒202的载荷达到150kn前，弹簧203、加载连杆201和飞行器都沿着第一方向运动；当作动筒202的载荷达到150kn时，张力组件204断裂，弹簧203带动加载连杆201沿与第一方向相反的第二方向运动，加载横杆403挂上拦阻钩205，以初始150kn的载荷拉动飞行器加速运动，实现动态拦阻的试验模拟。在弹簧203被张拉至具有150kn的初始荷载时，根据胡克定律可知，弹簧203的位移为：
当张力组件204断裂后，飞行器的加速度会随着位移、时间的变化而变化，图9a示出了飞行器加速度-位移的变化曲线图，图9b示出了飞行器加速度-时间的变化曲线图，如图9a所示，当张力组件204断裂后，加速度随着位移的增大而线性减小；如图9b所示，当张力组件204断裂后，加速度随着时间的增大而逐渐减小，直至为0。
在本公开的示例性实施例中，可以在飞行器(或试验件)上粘贴一个或多个应变片，根据实际需要可以将应变片粘贴在飞行器(或试验件)的不同部位，以监测飞行器(或试验件)在加速阶段时各部位的应力应变；还可以在飞行器(或试验件)和/或加载连杆上粘贴加速度传感器，加速度传感器的数量可以根据实际需要设定，通过加速度传感器监测飞行器的加速度的变化。
本公开中的飞行器拦阻载荷传递模拟设备能够在模拟试验中，对飞行器施加惯性载荷，避免了静力加载的不利影响；另外本公开的飞行器拦阻载荷传递模拟设备能够模拟拦阻的动态试验，提高了拦阻对飞行器着陆的影响的研究结果的准确率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。