一种复合工况下航空飞机轮胎动力学试验装置及方法与流程

本发明涉及飞机试验，具体涉及一种复合工况下航空飞机轮胎动力学试验装置及方法。

背景技术：

1、航空轮胎承载飞机地面质量、吸收撞击和振动，是维系飞机安全性、可靠性和舒适性的重要部件。其刚度特性和滚动特性作为轮胎的基础参数，是起落架动力学建模分析重要指标之一，事关起落架系统性能及其飞机滑跑品质。航空轮胎的动力学性能及其研究过程需要通过试验予以验证，并以此作为结构设计优化重要依据。试验参数包括轮胎基础变形、刚度（滚动状态存在附加刚度）、阻尼、滚动系数参数等。

2、航空轮胎动力学试验可分为静态试验和动态试验两部分，其贯穿于飞机起落架落震、摆振、操纵性能等起落架动力学试验的全过程；因此，为了保证起落架设计和分析工作的正常有序进行，进行航空轮胎动力学试验技术研究以辅助动力学计算、优化整机地面动力学性能是十分必要的。

3、

技术实现思路

1、针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种复合工况下航空飞机轮胎动力学试验装置及方法，用于研究舰载机轮胎在静态和动态条件下承载飞机地面质量、吸收撞击和振动的各项性能指标。

2、本发明的技术方案为：一种复合工况下航空飞机轮胎动力学试验装置，包括设置在地面以下的地坑、设置在地面上且位于地坑上方的试验台架、设置在试验台架内部的径向加载组件、设置在径向加载组件下底面的姿态调整组件、设置在地坑内部的交错加载组件和设置在试验台架上且分别与径向加载组件、姿态调整组件和交错加载组件电性连接的plc控制器；

3、径向加载组件包括水平设置在试验台架内部的加载平台和用于加载平台上端面与试验台架内顶部之间连接的第一电动推杆；加载平台的两端均转动卡接有与试验台架内壁抵接的移动轮；加载平台下底面铰接有轮胎支架，轮胎支架上转动卡接有飞机轮胎，飞机轮胎与轮胎支架的连接处设置有六分力传感器；第一电动推杆上设置有位移传感器；

4、姿态调整组件包括设置在加载平台下底面且位于轮胎支架外部的安装架、转动卡接在安装架内部远离轮胎支架一侧下方的随动板和设置在随动板上的调节电机；轮胎支架远离其与加载平台铰接点一侧的两端分别通过旋转滚轮与安装架滑动卡接，且安装架与旋转滚轮的连接处设置有弧形导向槽；轮胎支架上转动卡接有螺纹套；调节电机的输出轴上设置有与螺纹套螺纹连接的调节丝杠；

5、交错加载组件包括通过侧向立板滑动卡接在地坑内部的移动座、转动卡接在移动座上的旋转座、通过轴座转动卡接在旋转座上的飞轮和设置在移动座上且为旋转座提供动力的旋转电机；地坑侧壁上设置有与移动座连接的第二电动推杆；轴座上设置有为飞轮提供动力的驱动电机；旋转座上套设有齿圈，旋转电机的输出轴上设置有与齿圈啮合连接的主齿轮。

6、进一步地，轮胎支架远离其与加载平台铰接点一侧的两端分别通过旋转滚轮与安装架滑动卡接，且安装架与旋转滚轮的连接处设置有弧形导向槽；轮胎支架上转动卡接有螺纹套；调节电机的输出轴上设置有与螺纹套螺纹连接的调节丝杠；

7、加载平台的两端均上下并列设置有两个移动轮；试验台架内部两侧均设置有与各个移动轮卡接的滑槽；

8、plc控制器分别与第一电动推杆、调节电机、旋转电机、第二电动推杆、驱动电机、六分力传感器和位移传感器电性连接；

9、说明：通过在安装架上设置与旋转滚轮卡接的弧形导向槽，有利于提高轮胎支架倾斜度调节时的流畅性；

10、通过在加载平台的两端上下并列设置两个移动轮，能够避免加载平台受力不均匀时加载平台发生偏转，同时在试验台架内壁上设置滑槽，提高了加载平台上下移动时的稳定性，从而提高了飞机轮胎径向载荷施加时的准确性。

11、进一步地，各个移动轮内部均设置有锁止组件，锁止组件包括设置在移动轮内部的固定盘、两个分别通过滑杆设置在移动轮内部且位于固定盘两侧的推动盘、两组等距分布在两个推动盘上的锁止推杆组件和两个设置在移动轮内部且分别与两个推动盘远离固定盘的一侧一一对应连接的第三电动推杆；每组锁止推杆组件均包含有数个锁止推杆，各个锁止推杆均与对应位置处的推动盘滑动卡接，且各个锁止推杆远离推动盘的一端均铰接有贯穿移动轮的锁止块；移动轮内部设置有与各个锁止推杆一一对应铰接的定位杆；

12、说明：使用时，利用两个第三电动推杆推动两个推动盘沿滑杆移动后并相互靠近，推动盘移动过程中拉动各个锁止推杆在对应的定位杆上发生偏转，从而将锁止块推出移动轮，并与滑槽卡接固定，便于在试验过程中对加载平台进行限位锁止；避免第一电动推杆意外启动而对飞机轮胎造成损坏。

13、进一步地，飞轮包括与轴座转动卡接的第一轮盘和依次套设在第一轮盘外部的第二轮盘和第三轮盘；第三轮盘与第二轮盘的连接处设置有连接组件；连接组件包括转动第三轮盘内部的驱动圈、数个等距分布在第三轮盘内部且位于驱动圈内部的摩擦块和设置在第三轮盘内部且位于驱动圈上下两端的第四电动推杆；各个摩擦块分别与第三轮盘转动卡接，且连接处均设置有复位扭簧；两个第四电动推杆分别与第三轮盘转动卡接，且两个第四电动推杆的输出方向相反；驱动圈内侧且与各个摩擦块位置对应处均设置有挤压块；第二轮盘与第一轮盘的连接处也设有连接组件；

14、说明：首先利用驱动电机带动第一轮盘旋转至额定转速，然后开启第二轮盘上的第四电动推杆，利用第四电动推杆带动驱动圈旋转，驱动圈旋转过程中利用挤压块推动摩擦块与第一轮盘摩擦接触，此时第二轮盘随第一轮盘旋转；最后开启第三轮盘上的第四电动推杆，使第三轮盘随第二轮盘和第一轮盘一起转动，减小了飞轮旋转至额定转速时所需的力矩，从而降低了驱动电机的能耗。

15、进一步地，第三轮盘与第二轮盘的连接处、第二轮盘与第一轮盘的连接处均设置有圆柱滚子；

16、说明：通过设置圆柱滚子，有利于减小第三轮盘、第二轮盘和第一轮盘之间的摩擦。

17、进一步地，挤压块上转动卡接有挤压轮；

18、说明：通过在挤压块上设置挤压轮，有利于减小驱动圈旋转时的阻力。

19、进一步地，地面上设置有位于试验台架外部的安全围栏；

20、说明：通过设置安全围栏，能够避免试验过程中异物掉落至地坑中而发生危险事故。

21、进一步地，试验台架两侧均设置有与地面固定连接的辅助支杆；

22、说明：通过设置辅助支杆有利于提高试验台架的支撑稳定性，从而确保试验过程的可靠性以及安全性。

23、进一步地，移动座与侧向立板的连接处设置有滑动滚珠；

24、说明：通过在移动座与侧向立板的连接处设置滑动滚珠，能够避免因移动座与侧向立板之间摩擦作用而影响六分力传感器的感测准确性。

25、本发明还提供了一种复合工况下航空飞机轮胎动力学试验方法，包括以下步骤：

26、s1、连接电源：

27、分别将第一电动推杆、调节电机、旋转电机、第二电动推杆和驱动电机与外部电源连接；

28、s2、施加径向载荷：

29、通过plc控制器控制第一电动推杆开启，利用第一电动推杆推动加载平台在移动轮的作用下带动轮胎支架、飞机轮胎和姿态调整组件沿试验台架的内壁向下移动，并最终使飞机轮胎与飞轮接触；利用六分力传感器感测飞机轮胎对飞轮施加的径向载荷，当径向载荷达到设定值时，通过plc控制器控制第一电动推杆关闭，同时利用位移传感器感测径向载荷达到设定值时飞机轮胎发生的径向位移；然后通过plc控制器控制驱动电机启动，利用驱动电机带动飞轮旋转至设定转速；飞轮旋转过程中带动飞机轮胎旋转；

30、s3、施加侧向、扭转复合载荷：

31、通过plc控制器控制调节电机、旋转电机、第二电动推杆和驱动电机开启，利用调节电机带动调节丝杠旋转，调节丝杠旋转过程中通过螺纹套带动轮胎支架一端在弧形导向槽内部滑动，轮胎支架另一端沿其与加载平台的铰接点旋转，实现飞机轮胎倾斜角度的调节；利用旋转电机带动主齿轮旋转，利用主齿轮与齿圈的啮合作用使得旋转座带动飞轮在水平面上旋转；利用第二电动推杆带动移动座在侧向立板上水平移动，移动座移动过程中，带动旋转座和飞轮水平移动，以此实现飞机轮胎侧向、扭转载荷的交错加载；

32、s4、获取试验参数：

33、通过对飞机轮胎施加径向、侧向、扭转载荷，模拟飞机轮胎落震、摆振、操纵性能动力学全过程，获取飞机轮胎静态、动态试验参数。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：

35、第一、本发明的试验装置结构设计合理，能够在试验环境下模拟航空飞机轮胎在起落架不同使用状态下的动、静态响应以及对起落架系统的影响，对航空飞机轮胎物理性能，静、动负荷性能的研究及优化提供了必要的试验数据支撑；

36、第二、本发明的姿态调整组件能够对轮胎支架和飞机轮胎的侧倾角度进行调节，从而能够满足飞机轮胎试验过程中不同侧倾角的要求，真实模拟了飞机偏航着陆时轮胎的触地姿态；交错加载组件能够对飞机轮胎施加侧向、扭转复合工况，真实模拟飞机侧滑和转弯操纵状态下飞机轮胎滚动状态；

37、第三、本发明的飞轮由第一轮盘、第二轮盘和第三轮盘依次套设在一起，使得飞轮旋转启动过程中，降低了飞轮旋转至额定转速时所需的力矩，缩短了轮旋转至额定转速时的时间，从而降低了驱动电机的能耗。