基于压溃装置的飞机自由飞行钩住模拟试验系统及方法与流程

本发明涉及航空飞机试验，具体为基于压溃装置的飞机自由飞行钩住模拟试验系统及方法。

背景技术：

1、自由飞行钩住是一类容易被忽视的飞机使用工况，如果遵循路基飞机的设计惯例，仅将飞机的大下沉速度工况作为研究的重点，将对前起落架考核不足，实际上，对于舰载飞机而言，前起落架最严重的载荷工况恰恰发生在飞机小下沉速度时的自由飞行钩住工况。

2、舰载飞机自由飞行钩住工况是指着舰时飞机处于上仰姿态，且所有起落架尚未接触甲板情况下的拦阻钩钩住拦阻索，此时，飞机有较大的姿态角和较低的下沉速度。自由飞行钩住工况中，前起落架首先接触甲板，而主起落架稍后，飞机的低头俯仰速率可以导致前起落架以较高的下沉速度触地。

3、自由飞行钩住工况的准确模拟可以有效提高试验室环境全机落震试验的精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于压溃装置的飞机自由飞行钩住模拟试验系统及方法，可以在试验室环境模拟飞机自由飞行钩住时由于飞机的低头俯仰速率导致前起落架着陆速度变大的工况。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于压溃装置的飞机自由飞行钩住模拟试验系统，包括基座支撑结构，用于支撑飞机模拟框架的倾转支撑结构，以及设置在基座支撑结构上的压溃释放机构；

4、基座支撑结构包括底座支撑板，底座支撑板顶部固定设有一对前置底座支撑块和一对后置底座支撑块；

5、倾转支撑结构包括前置支撑架、后置支撑架和与前置支撑架、后置支撑架相连的倾转连接件；

6、前置支撑架和后置支撑架均为三角形框架结构，前置支撑架的底边两端分别一一对应连接在一对底座支撑块顶部，后置支撑架的底边两端分别一一对应连接在一对后置底座支撑块顶部；

7、倾转连接件与前置支撑架连接处设有前置连接轴，倾转连接件与后置支撑架连接处设有后置连接轴、倾转连接件与飞机模拟框架连接处设有机体连接轴；飞机模拟框架底部连接有飞机前起落架；

8、压溃释放机构包括固定在底座支撑板顶端且开口朝上的压溃释放容纳壳，压溃释放容纳壳内滑动配合设有压溃释放滑块，压溃释放滑块与压溃释放容纳壳内端部之间通过拉断连杆或连接部件相连；

9、压溃释放滑块顶部连接有一根压溃释放连杆，压溃释放连杆另一端与后置连接轴相连。

10、优选地，底座支撑板下方设有底座倾转机构，底座倾转机构包括底座倾转支撑板，底座倾转支撑板顶部固定设有倾转轴支撑板，倾转轴支撑板上转动配合连接设有倾转支撑轴，底座支撑板下侧固定设有倾转轴连接板，倾转轴连接板与倾转支撑轴固定相连；

11、底座支撑板下侧与底座倾转支撑板顶部之间连接有多根倾转驱动杆，倾转驱动杆的外杆端部与底座倾转支撑板顶部相连，倾转驱动杆的内杆端部与底座支撑板下侧相连。

12、说明：通过底座倾转机构便于调整整个底座支撑板的水平姿态倾角，倾转驱动杆的内杆伸出或者缩回带动底座支撑板绕倾转支撑轴的轴线产生偏转，对整个底座支撑板起到调平的作用。

13、优选地，前置底座支撑块通过升降调节机构与底座支撑板相连，升降调节机构包括固定在底座支撑板顶部且开口朝上的升降支撑固定筒，升降支撑固定筒内滑动配合设有开口朝下的升降支撑滑动筒，前置底座支撑块固定在升降支撑滑动筒顶部，升降支撑滑动筒内固定设有升降支撑板，升降支撑板上具有竖直贯通的升降驱动配合孔，升降驱动配合孔内螺纹传动配合设有升降驱动杆，升降驱动杆下端与升降支撑固定筒内底部转动配合连接。

14、说明：通过升降调节机构便于对前置支撑架的支撑高度进行调节。

15、优选地，倾转连接件为一个两块相互平行的组合板固定相连而成；

16、前置连接轴、后置连接轴和机体连接轴均固定连接在两个组合板之间，且前置连接轴、后置连接轴和机体连接轴的轴线垂直于组合板平面。

17、优选地，前置连接轴通过间距调节机构与倾转连接件相连，间距调节机构包括固定在组合板侧面的间距调节容纳壳，组合板侧面具有与间距调节容纳壳内部相连通的间距调节滑槽；

18、间距调节滑槽内滑动配合设有间距调节滑块，前置连接轴固定连接在两个间距调节滑块之间；

19、间距调节容纳壳内滑动配合设有调节驱动滑块，间距调节滑块与调节驱动滑块固定相连，调节驱动滑块上具有调节驱动配合孔，调节驱动配合孔内螺纹传动配合设有调节驱动杆，间距调节容纳壳内固定设有用于驱动调节驱动杆转动的间距调节电机，间距调节电机为伺服电机。

20、说明：通过间距调节机构调节前置连接轴分别与后置连接轴和机体连接轴之前的相对间距，进而调整“前置连接轴与后置连接轴的垂直距离”和“前置连接轴与机体连接轴之前的垂直距离”之间的相对比值。

21、优选地，压溃释放容纳壳内侧壁固定设有两条平行的滑块约束支撑轨道，压溃释放滑块滑动约束在两个滑块约束支撑轨道之间；

22、压溃释放滑块顶部和底部均具有约束滚轮容纳槽，约束滚轮容纳槽内转动连接有多个约束滚轮，压溃释放容纳壳内位于压溃释放滑块上方和下方均固定设有滑块辅助约束板，约束滚轮滚动配合在滑块辅助约束板的侧壁上。

23、说明：通过约束滚轮滚动配合在滑块辅助约束板上，利用滑块辅助约束板对压溃释放滑块起到辅助支撑作用，减轻滑块约束支撑轨道的载荷负担，以保证压溃释放滑块运动的稳定性。

24、优选地，压溃释放滑块由直线电机驱动沿滑块约束支撑轨道移动，滑块约束支撑轨道上固定设有直线电机的定子，压溃释放滑块侧面固定设有直线电机的动子。

25、说明：利用直线电机结构对压溃释放滑块提供一定的反方向驱动力，以抵消压溃释放滑块所受到的滑动阻力。

26、优选地，连接部件包括一端开口的拉断连接筒，拉断连接筒内滑动配合连接有拉断连接柱，拉断连接筒侧壁上具有多个内外相通的约束柱通孔，约束柱通孔沿拉断连接筒的径向延伸；

27、约束柱通孔内滑动配合设有拉断约束柱，拉断连接筒外侧壁位于约束柱通孔处固定设有约束柱容纳筒，约束柱容纳筒的轴线沿拉断连接筒的径向延伸，约束柱容纳筒内滑动配合设有约束柱顶压环，约束柱顶压环与拉断约束柱之间顶压配合设有约束柱弹簧；

28、拉断连接柱外侧具有一圈环形的拉断约束环槽，拉断约束柱靠近拉断连接筒轴线的一端为半球形结构，拉断约束柱半球形结构的一端顶压配合在拉断约束环槽内；

29、约束柱容纳筒内滑动配合设有压力调节板，压力调节板处于约束柱顶压环远离拉断约束柱的一侧，压力调节板与约束柱容纳筒内端部之间连接有压力调节驱动杆；

30、拉断连接筒与压溃释放容纳壳内侧壁固定相连，拉断连接柱与压溃释放滑块固定相连。

31、说明：利用连接部件便于调节试验过程中所需的拉断力，通过调节约束柱弹簧的预紧力，进而调整整个连接部件所需的拉断力，以保证飞机模拟框架能够被正确地释放。

32、本发明还提供了一种飞机自由飞行钩住模拟试验方法，基于上述基于压溃装置的飞机自由飞行钩住模拟试验系统，包括以下步骤：

33、s1、对飞机模拟框架进行起吊支撑：

34、将钢丝通过电磁锁与飞机模拟框架顶部固定连接，利用多根钢丝将整个飞机模拟框架吊起；

35、飞机模拟框架下侧以固定铰链的形式支撑在倾转连接件上；

36、s2、对飞机模拟框架的姿态及试验参数进行调整：

37、调整各个钢丝的起吊高度，以调整整个飞机模拟框架的高度、俯仰姿态以及滚转姿态；

38、将压溃释放滑块移动到预定位置，此时压溃释放连杆对倾转连接件进行支撑，选择合适尺寸的拉断连杆或采用连接部件将压溃释放滑块固定在压溃释放容纳壳内；

39、s3、释放飞机模拟框架完成试验：

40、释放与飞机模拟框架连接的电磁锁，以及同步释放拉断连杆或连接部件；

41、此时飞机模拟框架自由下落并通过固定铰链绕机体连接轴转动，使飞机模拟框架下侧的飞机前起落架撞击试验台，利用测力平台对飞机前起落架撞击过程进行测量记录；

42、完成一次试验工况。

43、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几个方面：

44、1、本发明提供了一种可以重复使用的自由飞行钩住工况实现系统及方法，在试验室模拟了飞机以小下沉速度时，前起落架以较大的下沉速度着舰的飞行工况；

45、2、本发明的压溃装置为连接部件，采用压溃装置实现自由飞行钩住工况，具有成本低，稳定性高，响应快的特点；

46、3、本发明通过升降调节机构便于对前置支撑架的支撑高度进行调节，以及通过间距调节机构便于调节前置连接轴分别与后置连接轴和机体连接轴之前的相对间距，最终调整改变飞机模拟框架释放后的俯仰姿态和俯仰倾转速率，以模拟多种情况下飞机着舰的工况；

47、4、本发明利用连接部件便于调节试验过程中所需的拉断力，通过调节约束柱弹簧的预紧力，进而调整整个连接部件所需的拉断力，以保证飞机模拟框架能够被正确地释放。