专利名称：一种气动载荷模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气动载荷模拟装置，属于飞机起落架收放试验系统。
背景技术：
为改善飞机飞行中的空气动力，现代的飞机普遍设计为可收放的起落架，在空中飞行时将起落架收起在机身或机翼内部；在起飞、降落过程中将起落架放下承受地面载荷。 因此，飞机在空中飞行时需要完成起落架的收起和放下动作。由于空气阻力的影响，起落架在收放时会受到气动力的影响，该气动力水平均勻分布于起落架上，影响起落架撑杆作动筒与上位锁的收放。因此，在飞机起落架设计研发阶段，需要对其进行收放试验以模拟起落架的正常使用情况。在起落架收放试验中，气动载荷的模拟加载一直是试验的难点，其难度在于需要随时保证气动载荷的水平方向并模拟载荷的大小。发达国家对于起落架收放系统的研究比较成熟，普遍采用起落架现代设计技术，将飞机起落架安装于风洞之中进行起飞、降落的模拟。此试验方法较为接近起落架真实使用情况，试验结果准确可靠，但试验耗资巨大，建设周期过长，不宜在短时间内进行。国内对于起落架收放试验的研究一般在无风洞条件下进行。由于起落架在真实收放过程中受到的力为一个分布力系，在试验中模拟极为困难，因此普遍将该分布力系进行简化，应用铰链力矩等效原理将该气动载荷简化为一个或几个集中力来施加于起落架上。 根据试验装置的不同主要分为以下两种
(a)液压伺服作动筒加载方案
该方案结构较为简单，负载模拟的跟踪性能较好，但其不足之处在于对液压作动筒的要求较高。第一，对作动筒尺寸要求较大，作动筒过小无法提供足够的行程用于起落架的收放，作动筒过大安装可能产生干涉；第二，需要建设一整套完备的液压伺服控制系统，试验周期较长，投入较大。(b)质量块-凸轮-滑轨加载方案
该方案气动载荷较为接近真实情况，载荷方向性好，但其不足之处有如下几点第一， 结构设计较为复杂，钢丝绳数量过多导致易与起落架产生干涉；第二，根据起落架上气动载荷的大小只能设计唯一的凸轮形状与之对应，对应于某些载荷工况可能无法设计出相应的凸轮来满足其加载要求；第三，加载中质量块随着起落架的收放会产生晃动，存在一定的安 ^^^ 急 ^^ ο
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种起落架气动载荷模拟装置，采用液压作动筒-凸轮-滑轨加载机构，该装置将质量块的加载方式改为采用作动筒加载方式，消除了试验过程中的安全隐患，同时降低了对液压作动筒的行程、速率要求；采用了双凸轮模拟气动载荷大小，大大提高了对起落架的加载曲线的拟合能力。
为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案
一种气动载荷模拟装置，其试验台架固定安装于试验地面上，在试验台架上部安装有用于支撑起落架与机身铰接处的支座，起落架撑杆作动筒连接外部液压系统，在试验台架上位于起落架运动平面的两侧对称设有两套加载机构，每一套加载机构包括液压作动筒、 齿轮减速器、联动轮盘、凸轮机构、一号钢丝绳、二号钢丝绳、滑轨及小车滑轮；所述液压作动筒固定安装于试验台架下部纵梁处，滑轨及小车滑轮安装在试验台架上部，凸轮机构安装在滑轨下方，一号钢丝绳的一端固定连接于起落架上，另一端绕过小车滑轮再连接凸轮机构；小车滑轮通过小车安装于滑轨上并随着起落架的收放而在滑轨上滑动；二号钢丝绳一端连接于凸轮机构，另一端连接的位于试验台架下部的联动轮盘，联动轮盘与齿轮减速器啮合；齿轮减速器输入端与一齿条相互啮合，而齿条连接于液压作动筒上。上述凸轮机构最好是由内凸轮和外凸轮构成的双凸轮机构，两者相对固定，一号钢丝绳连接内凸轮，二号钢丝绳连接外凸轮。内凸轮与外凸轮的外缘形状与试验要求的加载曲线一致，两者相对固定并安装于支撑架上。小车由4个滚动轴承作为小车滑轮在滑轨内滚动。滑轨则由一段弧度为60°的圆弧及相切于该圆弧的切线组成。液压作动筒提供的为恒定载荷，而起落架在收放过程中的载荷是根据收放角度变化的一条曲线，中间载荷大小的转化通过使用双凸轮机构来实现。通过设计特定轮廓的凸轮，使得作用于一号钢丝绳上的拉力为试验所需求的气动载荷大小。根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果
1.试验采用了两套加载机构分别独立地对称安装于起落架两侧，保证了试验中钢丝绳的拉力不会对起落架产生扭矩的影响；
2.液压作动筒固定安装于试验台架下部纵梁处，试验时只需提供恒定推力，消除了质量块加载方案的不安全因素，降低了对液压作动筒的尺寸及控制要求；
3.采用了双凸轮的方式模拟可变气动载荷，可根据气动载荷的曲线对内、外凸轮的形状进行优化，提高了气动载荷加载的精确性；
4.钢丝绳的数量从12条减少至4条，钢丝绳拉扯线路简单明了，减少了试验过程中相互干涉的可能。
图1是收放试验整体安装示意图。图2是收放试验加载方案示意图。图3是双凸轮示意图。图4是滑轨及小车式滑轮示意图。图中标号名称1、试验台架，2、起落架，3、齿轮减速器，4、联动轮盘，5、液压作动筒，6、二号钢丝绳，7、内凸轮，8、外凸轮，9、一号钢丝绳，10、支撑架，11、滑轨，12、撑杆作动筒，13、小车滑轮，14、定滑轮，15、小车。
具体实施例方式附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。如图1和图2所示，本发明所述的气动载荷模拟装置，包括液压作动筒5、齿轮减速器3、双凸轮、滑轨11及小车式滑轮。该装置按特定要求安装于试验台架1上，试验台架 1固定安装于实验室地轨上，对整个试验起固定与支撑作用。起落架2与机身铰接处连接到单、双叉耳支座上，支座上加关节轴承，保证起落架支柱与夹具交点不直接承受力矩，而由各交点力平衡。起落架的撑杆作动筒12连接外部液压系统；本加载装置包括两套加载机构，每一套加载机构由液压作动筒5、齿轮减速器3、内凸轮7、外凸轮8、滑轨11及小车式滑轮组成，分别对称安装于试验台架上。一号钢丝绳9的一端固定连接于起落架2上，另一端绕过小车15上的滑轮13并连接于内凸轮7 ；小车15安装于滑轨11上并随着起落架的收放而在滑轨上滑动；二号钢丝绳6 —端连接于外凸轮8，另一端连接于联动轮盘4上，联动轮盘4与齿轮减速器3啮合；齿轮减速器3的输入端与一齿条相互啮合，齿条连接于液压作动筒5上。如图3，双凸轮由两个特定轮廓的凸轮组成，起落架收放过程中两个凸轮一起旋转，由力矩等效保证了二号钢丝绳6为定载荷而一号钢丝绳9为变载荷，试验需要使用其大部分的轮廓，起落架收起特定角度对应于凸轮的特定半径，试验中不需使用的轮廓直接由直线轮廓过渡。如图4，滑轨机构由四条开有凹槽的滑轨11组成，凹槽内抹有润滑脂，形状设计由一段圆弧加切线组成，保证小车15可由滑轨最底端滑至最上端。试验开始前，起落架2处于放下状态，液压作动筒5提供额定推力，保持二号钢丝绳6及一号钢丝绳9处于拉紧状态。当试验开始时，起落架液压系统提供高压油，推动撑杆作动筒12往外伸，起落架2便沿着与机身的铰接点旋转逐渐往上收起。在此过程中，小车 15跟随起落架2的旋转而被拉着往上运动，保证了收起过程中载荷的水平。同时，起落架拉动一号钢丝绳9，一号钢丝绳9绕在外凸轮8上，外凸轮8顺时针旋转带动内凸轮7与其一起旋转，拉动二号钢丝绳6。二号钢丝绳6另一端缠绕于联动轮盘4上，拉动联动轮盘4按顺时针旋转。齿轮减速器3与联动轮盘4相互啮合做逆时针旋转，拉动液压作动筒5顶端的齿条，液压作动筒5提供了一定的推力以阻止起落架2的收起运动。起落架2收起至额定角度时碰到上位锁并上锁，此时收起过程完成。起落架放下过程与收起过程相反，直到起落架2完全放下并顺利上锁，一个收放过程结束。
权利要求
1.一种气动载荷模拟装置，其试验台架(1)固定安装于试验地面上，在试验台架(1) 上部安装有用于支撑起落架( 与机身铰接处的支座，起落架撑杆作动筒(1 连接外部液压系统，其特征在于在试验台架(1)上位于起落架运动平面的两侧对称设有两套加载机构，每一套加载机构包括液压作动筒(5)、齿轮减速器(3)、联动轮盘(4)、凸轮机构、一号钢丝绳(9)、二号钢丝绳(6)、滑轨(11)及小车滑轮(13)；所述液压作动筒(5)固定安装于试验台架下部纵梁处，滑轨(11)及小车滑轮(13)安装在试验台架(1)上部，凸轮机构安装在滑轨(11)下方，一号钢丝绳(9)的一端固定连接于起落架( 上，另一端绕过小车滑轮 (13)再连接凸轮机构；小车滑轮(13)通过小车(15)安装于滑轨(11)上并随着起落架(2) 的收放而在滑轨(11)上滑动；二号钢丝绳(6) —端连接于凸轮机构，另一端连接位于试验台架(1)下部的联动轮盘G)，联动轮盘(4)与齿轮减速器C3)啮合；齿轮减速器C3)输入端与一齿条相互啮合，而齿条连接于液压作动筒( 上。
2.根据权利要求1所述的气动载荷模拟装置，其特征在于，所述凸轮机构是由内凸轮 (7)和外凸轮⑶构成的双凸轮机构，两者相对固定，一号钢丝绳(9)连接内凸轮(7)，二号钢丝绳(6)连接外凸轮(S)0
3.根据权利要求1所述的气动载荷模拟装置，其特征在于内凸轮(7)与外凸轮(8)的外缘形状与试验要求的加载曲线一致，两者共同安装于支撑架(10)上。
4.根据权利要求1或2所述的气动载荷模拟装置，其特征在于小车(15)由4个滚动轴承作为小车滑轮(13)在滑轨(11)内滚动。
5.根据权利要求1或2所述的气动载荷模拟装置，其特征在于，滑轨(11)由一段弧度为60°的圆弧及相切于该圆弧的切线组成。
全文摘要
本发明公开了一种气动载荷模拟装置，属于飞机起落架收放试验系统。该装置的试验台架固定于地面，试验台架上部安装有用于支撑起落架与机身铰接处的支座，起落架撑杆作动筒连接外部液压系统，在试验台架上位于起落架运动平面的两侧对称设有两套加载机构，每套加载机构通过两根钢丝绳分别连接起落架至双凸轮机构，以及双凸轮机构至齿轮减速器再至液压作动筒。双凸轮机构中的内、外凸轮形状与试验要求的加载曲线一致该装置能够消除试验过程中的安全隐患，降低对液压作动筒的行程、速率要求；提高对起落架的加载曲线的拟合能力。
文档编号B64F5/00GK102514723SQ201110365988
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者于浩, 印寅, 杜楠楠, 樊蕊, 聂宏, 魏小辉 申请人:南京航空航天大学