一种舰载飞机拦阻钩着舰撞击载荷测量装置与测量方法与流程

本发明涉及飞机拦阻钩测量，具体是涉及一种舰载飞机拦阻钩着舰撞击载荷测量装置与测量方法。

背景技术：

1、众所周知，舰载机对发挥航母的战斗力至关重要。而对于舰载机而言，其着舰技术既是关键，也是难点。舰载飞机拦阻着舰时，在空间上沿一定的下滑轨迹角进场，飞机相对舰面的下沉速度可达7m/s。飞机在下滑段或是接近甲板时，钩已放在最下位置等待拦阻钩上索。典型攻击型航母拦阻区前段约有29.6m-53m的区域，在此区域内，飞机已经降到可以上索的高度。在上索前飞机滑行拖钩时，拦阻钩很有可能在飞机未接地之前撞击甲板。此时，拦阻钩将会受到甲板的冲击。因为飞机下沉速度较大，拦阻钩将会产生很大的反弹角速度，若不及时阻止这种上转趋势，最终将导致钩上转过高不能使钩上索，甚至会上转碰到机身。

2、国内目前在试验室环境下基于飞轮开展拦阻钩着舰撞击测量装置与测试方法研究方面尚处于空白，现阶段通常采用舰机适配试飞试验进行验证，但这样存在较大的风险。而在试验室进行拦阻钩着舰撞击性能试验的试验风险和成本都较低，且可以快速获得拦阻钩撞击性能，为舰载机拦阻钩性能设计、以及拦阻钩撞击对机体结构、拦阻钩寿命影响评估提供依据。所以在试验室环境下基于飞轮开展拦阻钩着舰撞击测量装置与测试方法研究极其重要。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种舰载飞机拦阻钩着舰撞击载荷测量装置与测量方法。

2、本发明的技术方案是：一种舰载飞机拦阻钩着舰撞击载荷测量装置，包括实验台架，所述实验台架的下方设有实验底座，实验台架的顶部固定连接有提升锁持系统，所述提升锁持系统的下方连接有吊篮，所述吊篮的左右两侧各设有一组导向装置，每组导向装置包括两个导向轮，两个导向轮分别转动连接在所述吊篮的上下两侧外壁，导向轮的外侧与所述实验台架内壁抵接，所述吊篮底部左侧固定连接有起落架，所述吊篮的后侧设有拦阻钩，所述吊篮的内部设有配重室，所述配重室内放置有配重块，所述实验底座的左侧上方固定连接有三向测力平台，实验底座的右侧设有飞轮槽，所述飞轮槽内设有旋转飞轮，所述旋转飞轮的外侧包裹有冖型力传感器，所述实验底座的右侧上方设有阻挡器；

3、所述提升锁持系统包括卷绳座，所述卷绳座的底部与所述实验台架的顶部固定连接，卷绳座的中部转动连接有转动轴，所述转动轴的后侧安装有齿轮盘和锁持盘，所述实验台架顶部设有滑动槽，所述滑动槽的上方滑动连接有滑动块，所述滑动块的左侧设有电动缸一，所述电动缸一的伸缩端与所述滑动块固定连接，所述滑动块的顶部固定连接有卷绳电机，所述卷绳电机的输出轴上传动连接有齿轮，所述齿轮与所述齿轮盘啮合传动，所述锁持盘的右侧设有锁持机构，所述锁持机构与锁持盘的右侧下方抵接，转动轴的侧壁固定连接有钢绳，钢绳的末端固定连接在实验台架的右侧，实验台架的顶部设有抬升孔，所述抬升孔的左右两侧各设有一个定滑轮，所述定滑轮的底部与实验台架的顶部固定连接，钢绳的两端分别缠绕在两个定滑轮上，钢绳的中部落入抬升孔内，钢绳的中部活动连接有用于和吊篮顶部固定连接的连接件；

4、所述实验台架的左侧外壁固定连接有plc控制器，且所述plc控制器与电动缸一、卷绳电机、转动舵机、旋转飞轮、冖型力传感器均电性连接。

5、进一步地，所述起落架包括固定块，所述固定块的顶部与所述吊篮底部刚性连接，所述固定块左侧下方设有铰接块，所述铰接块的下端铰接有油气减震支柱，所述油气减震支柱的底部转动连接有连接筒，所述连接筒内转动连接有轮轴，所述轮轴两端固定连接有飞机轮胎，所述固定块的右侧下方设有舵机座，所述舵机座的后侧固定连接有转动舵机，所述转动舵机的输出轴侧壁固定连接有起落杆，起落杆的下端与所述油气减震支柱的下端右侧铰接。

6、说明：通过油气减震支柱对整个装置进行缓冲，可延长整个装置的使用寿命，通过转动舵机控制起落杆转动，进而调整油气减震支柱的冲击角度。

7、进一步地，所述旋转飞轮包括飞轮轴，所述飞轮轴的中部固定连接有旋转轮，所述旋转轮外侧设有多个嵌入杆，所述旋转轮的前后两侧各设有一个飞轮挡板，所述飞轮挡板的底部与所述实验底座固定连接，所述飞轮轴前端设有飞轮电机，所述飞轮电机的输出轴与所述飞轮轴传动连接。

8、说明：通过嵌入杆与冖型力传感器卡接，将冖型力传感器安装在旋转轮表面，通过旋转轮转动，模拟飞机在高速行驶下对地面的冲击。

9、进一步地，所述冖型力传感器包括冖型外壳，所述冖型外壳的内部连接有三向力传感器，所述三向力传感器的左右两侧各设有一个嵌位槽，所述嵌位槽与嵌入杆卡接。

10、说明：所述嵌位槽与嵌入杆卡接，便于冖型力传感器的安装和更换。

11、进一步地，每组所述导向装置包括两个导向轮，两个导向轮分别转动连接在所述吊篮的上下两侧外壁，导向轮的外侧与所述实验台架内壁滑动连接，所述吊篮顶部固定连接有用于和连接件连接的挂环。

12、说明：通过吊篮顶部的挂环与所述连接件连接。

13、进一步地，所述钢绳的末端固定连接在实验台架的右侧，实验台架的顶部设有抬升孔，所述抬升孔的左右两侧各设有一个定滑轮，所述定滑轮的底部与实验台架的顶部固定连接，钢绳的两端分别缠绕在两个定滑轮上，钢绳的中部落入抬升孔内，所述连接件包括滑轮壳，所述滑轮壳的内部转动连接有一个动滑轮，所述钢绳绕过所述动滑轮下方，所述滑轮壳的下方设有连接环，所述连接环与所述挂环连接。

14、说明：连接环便于和吊篮顶部的挂环连接，动滑轮可以减小卷绳电机对吊篮抬升时所需要的力，进而降低卷绳电机的能耗。

15、进一步地，所述拦阻钩包括连接块，所述连接块的下方设有固定杆，所述固定杆上铰接有转动杆，所述转动杆的下方固定连接有钩头。

16、说明：钩头在碰撞到旋转轮表面后，向右侧转动。

17、进一步地，所述阻挡器包括阻挡板，所述阻挡板与实验底座的右侧上方滑动连接，所述阻挡板的右侧固定连接有作动器，所述作动器的底部与所述实验底座固定连接，所述作动器与所述plc控制器电性连接。

18、说明：钩头冲击旋转轮表面后，在旋转轮的带动下，向右侧转动，阻挡板通过作动器遮挡在旋转轮上方，避免钩头二次冲击旋转轮。

19、进一步地，所述锁持机构包括铰接座，所述铰接座上铰接有锁持钩，所述锁持钩的左侧与所述锁持盘抵接，锁持钩的右侧设有电动缸二，所述电动缸二的底部与所述实验台架的顶部固定连接，电动缸二的伸缩端与所述锁持钩的右端卡接，电动缸二与plc控制器电性连接。

20、说明：通过电动缸使锁持钩脱离锁持盘，进而使吊篮向下做自由落体运动。

21、本发明还提供了一种舰载飞机拦阻钩着舰撞击载荷测量方法，基于上述舰载飞机拦阻钩着舰撞击载荷测量装置，包括以下步骤：

22、s1、将所述连接件的下端与所述吊篮的顶部连接，通过所述plc控制器控制卷绳电机启动，卷绳电机启动后将钢绳缠绕在转动轴上，进而使吊篮抬升，通过给配重室内加入配重块给吊篮增加负载，用于增加拦阻钩对旋转飞轮的冲击力；

23、s2、所述吊篮抬升后，锁持机构与锁持盘卡接，plc控制器控制卷绳电机停机，通过plc控制器控制旋转飞轮转动，然后再通过plc控制器控制锁持机构解锁，所述吊篮在重力的作用下掉落，拦阻钩和飞机轮胎分别砸向旋转飞轮上的冖型力传感器和三向测力平台，随后拦阻钩在冖型力传感器的反作用力下弹起；

24、s3、当冖型力传感器检测到拦阻钩的冲击力后，plc控制器控制阻挡器启动，阻挡器启动后使弹起的拦阻钩落在阻挡器上方。

25、本发明的有益效果是：

26、（1）拦阻钩着舰撞击试验在专用的试验台架内进行，吊篮、配重及起落架组成当量质量系统，试验过程中，利用提升锁持系统提升和释放吊篮，模拟拦阻钩的触舰速度，在吊篮达到指定投放高度时，启动旋转轮，旋转轮的旋转速度模拟拦阻钩着舰时相对于舰面的航向载荷，当飞轮旋转速度达到试验要求时，利用提升锁持系统释放吊篮，拦阻钩和起落架触地，同步测试起落架系统和拦阻钩系统的动态响应；

27、（2）本发明提出的测量装置及其测量方法可高精度模拟拦阻钩的着舰冲击过程；

28、（3）本发明能真实还原飞机主起落架与拦阻钩的撞击关系，更真实的模拟舰载机拦阻钩撞击边界条件；

29、（4）本发明通过调节提升高度和飞轮转速，可以测试不同下降速度和不同着舰速度组合下拦阻钩的着舰冲击动力学响应；

30、（5）旋转飞轮上设置单个力传感器，拦阻钩冲击旋转飞轮后，不一定能够撞击到力传感器，进而造成了无效撞击的情况，本发明通过在旋转飞轮一周布置冖型力传感器可以大幅度提高获取有效试验数据的效率，避免了拦阻钩触地后与飞轮产生无效撞击的情况发生。