技术领域：
本发明涉及一种舰载机前起落架弹射释放试验装置及其试验方法，属于一类飞机起落架试验技术领域。
背景技术：
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舰载飞机在航母上起飞方式有自主起飞、滑跃起飞、弹射起飞三种方式，其中弹射起飞分为蒸汽弹射及电磁弹射等。而弹射起飞具有效率高，弹射周期短，弹射简便，不区分舰载机型号等优势，能够充分发挥舰载机和航母的作战性能，是未来发展的必然方向。
舰载机弹射起飞时，弹射器上的拖梭连接前起落架弹射杆，同时连接前起落架的牵制装置，然后由拖梭及飞机发动机同时施加载荷，当达到弹射起飞载荷时，牵制装置瞬间释放，由拖梭提供驱动力通过前起落架传递载荷牵引飞机加速滑跑，完成起飞。然而由于弹射时，在牵制杆释放瞬间前起落架所受载荷变化较大，从而引起前起落架振动等复杂的受载及运动情况，并且会影响整个弹射过程。因此，研究牵制载荷突卸时前起落架的运动受载情况是必要的，也是舰载机弹射起飞的技术难点之一。
目前舰载机前起落架弹射释放试验在国内尚无相关公开试验研究报道，国外在该方面研究起步较早，但公开内容极少。并且在目前公开的专利中并无相关研究。相关文献多为舰载机弹射过程的理论分析、舰载机弹射起飞动力学软件仿真研究、舰载机弹射起飞参数优化等，并没有相关的试验研究。
因此，需要对该问题做进一步的试验模拟研究。
技术实现要素：
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本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种舰载机前起落架弹射释放试验装置及其试验方法，模拟前起落架在实际弹射释放瞬间的真实受载情况。
本发明采用如下技术方案：一种舰载机前起落架弹射释放试验装置，包括前起落架弹射杆、舰载机前起落架、飞机质量惯量模拟机构、弹射器模拟系统以及牵制加载系统；
所述飞机质量惯量模拟机构由钢梁组件、配重块以及轮胎构成；
所述弹射器模拟系统由弹射滑块和弹射力气缸构成；
所述牵制加载系统由前起落架牵制杆、牵制滑块、牵制液压缸以及限位挡板构成；
所述舰载机前起落架安装在钢梁组件前端，轮胎安装在钢梁组件下方，所述配重块安装在钢梁组件上方，所述舰载机前起落架下末端的前起落架轮胎和轮胎放置在地面上，共同支撑钢梁组件和配重块，所述弹射滑块安装在舰载机前起落架前方的地面上，所述弹射滑块上表面具有与前起落架弹射杆连接的接头，弹射滑块在地面上前后滑动，所述弹射力气缸安装在弹射滑块下方，弹射力气缸的载荷输出端与弹射滑块连接以推动弹射滑块向前运动，所述牵制滑块安装在前起落架牵制杆后方的地面上，牵制滑块上表面具有与前起落架牵制杆连接的接头，牵制滑块能够前后滑动，所述牵制液压缸安装在牵制滑块后方的地面上，牵制液压缸中的活塞杆与牵制滑块连接以拉动牵制滑块前后移动，所述限位挡板安装在钢梁组件后方以阻碍钢梁组件向后移动。
本发明还采用如下技术方案：一种舰载机前起落架弹射释放试验装置的试验方法，步骤如下：
步骤一：按照舰载机的弹射起飞重量调整配重块的安装数量和安装位置，使钢梁组件、舰载机前起落架、轮胎以及配重块组成的舰载机质量模拟机构的重量、重心位置以及俯仰转动惯量与真实舰载机匹配；
步骤二：将舰载机质量模拟机构放置在地面上，将前起落架弹射杆与弹射滑块连接，前起落架牵制杆与牵制滑块连接，将限位挡板安装在钢梁组件的后方，固定在地面上，使钢梁组件不能向后移动；
步骤三：给弹射力气缸的无活塞杆腔充气，调整无活塞杆腔的气压使弹射力气缸的推力与舰载机弹射释放瞬间的弹射力大小相等，然后保持弹射力气缸的无活塞杆腔气压保持不变；
步骤四：给牵制液压缸的有活塞杆腔提供高压油，使牵制液压缸拉动牵制滑块向后移动，带动前起落架牵制杆、舰载机前起落架、钢梁组件一起向后运动，钢梁组件被限位挡板挡住以后，随着牵制液压缸载荷增加，前起落架牵制杆张紧力达到极限载荷后前起落架牵制杆解锁，前起落架牵制杆与舰载机前起落架分离，在弹射力气缸的推动下，弹射滑块带动舰载机前起落架和钢梁组件一起向前运动，前起落架牵制杆解锁瞬间，舰载机前起落架的约束条件和载荷输入与真实的舰载机弹射释放瞬间一致。
进一步地，步骤一中舰载机质量模拟机构的重量和重心位置根据舰载机起飞重量、弹射力、发动机推力计算得出，计算方法如下
其中，msyt为钢梁组件、舰载机前起落架、轮胎以及配重块组成的舰载机质量模拟机构的总质量；mhk为弹射滑块的质量；mjzj为舰载机的真实起飞重量；fts为舰载机弹射释放时刻的弹射力；ff为舰载机的发动机推力；lmsyt为舰载机质量模拟机构的中心位置距离轮胎的航向距离；lmjzj为真实的舰载机重心位置与主起落架轮胎的航向距离。
本发明具有如下有益效果：本发明实现了在实验室中没有舰载机发动机的情况下模拟舰载机弹射释放过程的前起落架试验，降低了试验规模，节约试验成本；该试验装置适用于不同起飞重量的弹射型舰载机，也适用于不同结构形式的前起落架。
附图说明：
图1为舰载机前起落架弹射释放试验装置的结构图。
其中：
1、弹射滑块，2、前起落架弹射杆，3、舰载机前起落架，4、配重块，5、钢梁组件，6、轮胎，7、限位挡板，8、弹射力气缸，9、前起落架牵制杆，10、牵制滑块，11、牵制液压缸。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明舰载机前起落架弹射释放试验装置包括：前起落架弹射杆2、舰载机前起落架3、飞机质量惯量模拟机构、弹射器模拟系统以及牵制加载系统；其中飞机质量惯量模拟机构由钢梁组件5、配重块4以及轮胎6构成；弹射器模拟系统由弹射滑块1和弹射力气缸8构成；牵制加载系统由前起落架牵制杆9、牵制滑块10、牵制液压缸11以及限位挡板7构成。
舰载机前起落架3安装在钢梁组件5前端，轮胎6安装在钢梁组件5下方，舰载机前起落架3下末端的前起落架轮胎与试验装置的轮胎6的距离由舰载机的前主轮距确定，前起落架轮胎和试验装置的轮胎6放置在地面上，共同支撑钢梁组件5和配重块4。配重块4安装在钢梁组件5上方，可以调整配重块4的数量和安装位置来模拟舰载机的起飞重量、重心位置以及俯仰转动惯量。弹射滑块1安装在舰载机前起落架3前方的地面上，弹射滑块1上表面具有与前起落架弹射杆2连接的接头，弹射滑块1可以在地面上前后滑动，弹射力气缸8安装在弹射滑块1下方，弹射力气缸8的载荷输出端与弹射滑块1连接，可以推动弹射滑块1向前运动。牵制滑块10安装在前起落架牵制杆9后方的地面上，牵制滑块10上表面具有与前起落架牵制杆9连接的接头，牵制滑块10可以前后滑动，牵制液压缸11安装在牵制滑块10后方的地面上，牵制液压缸11的活塞杆与牵制滑块10连接，可以拉动牵制滑块10前后移动。限位挡板7安装在钢梁组件5后方，固定在地面上，可以阻碍钢梁组件5向后移动。
本发明舰载机前起落架弹射释放试验装置实现的舰载机质量模拟方法为：按照舰载机的弹射起飞重量调整配重块4的安装数量和安装位置，使钢梁组件5、舰载机前起落架3、轮胎6以及配重块4组成的飞机模拟装置的重量、重心位置以及俯仰转动惯量与真实舰载机保持匹配，舰载机质量模拟机构的俯仰转动惯量与真实舰载机的俯仰转动惯量相等，舰载机质量模拟机构的总质量和重心位置根据舰载机起飞重量、弹射力、发动机推力计算得出，计算方法如下：
其中，msyt为钢梁组件5、舰载机前起落架3、轮胎6以及配重块4组成的舰载机质量模拟机构的总质量；mhk为弹射滑块1的质量；mjzj为舰载机的真实起飞重量；fts为舰载机弹射释放时刻的弹射力；ff为舰载机的发动机推力；lmsyt为舰载机质量模拟机构的中心位置距离轮胎6的航向距离；lmjzj为真实的舰载机重心位置与主起落架轮胎的航向距离。
本发明舰载机前起落架弹射释放试验装置的试验方法，步骤如下：
步骤一：按照舰载机的弹射起飞重量调整配重块的安装数量和安装位置，使钢梁组件5、舰载机前起落架3、轮胎6以及配重块4组成的舰载机质量模拟机构的重量、重心位置以及俯仰转动惯量与真实舰载机匹配；
步骤二：将舰载机质量模拟机构放置在地面上，将前起落架弹射杆2与弹射滑块1连接，前起落架牵制杆9与牵制滑块10连接，将限位挡板7安装在钢梁组件5的后方，固定在地面上，使钢梁组件5不能向后移动；
步骤三：给弹射力气缸8的无活塞杆腔充气，调整无活塞杆腔的气压使弹射力气缸8的推力与舰载机弹射释放瞬间的弹射力大小相等，然后保持弹射力气缸8的无活塞杆腔气压保持不变；
步骤四：给牵制液压缸11的有活塞杆腔提供高压油，使牵制液压缸11拉动牵制滑块10向后移动，带动前起落架牵制杆9、舰载机前起落架3、钢梁组件5一起向后运动，钢梁组件5被限位挡板7挡住以后，随着牵制液压缸11载荷增加，前起落架牵制杆9张紧力达到极限载荷后前起落架牵制杆9解锁，前起落架牵制杆9与舰载机前起落架3分离，在弹射力气缸8的推动下，弹射滑块1带动舰载机前起落架3和钢梁组件5一起向前运动，前起落架牵制杆9解锁瞬间，舰载机前起落架3的约束条件和载荷输入与真实的舰载机弹射释放瞬间一致。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。