专利名称：飞机起落架收放的伺服电机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，特别涉及一种飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置。
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功能。因此，在飞机起落架设计研发阶段，需要气动载荷模拟装置对其进行收放试验以模拟起落架的正常使用情况。目前，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、降落的模拟试验，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，且建设周期过长，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中
(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 全隐患。因此，针对目前国内外飞机起落架收放试验所需的气动载荷模拟装置的不足，很有必要在现有技术的基础之上，设计一种能完成模拟飞机起落架收放试验的气动载荷模拟装置。
发明内容
发明目的本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合理、自动化程度高、操作方便，能准确控制气动载荷大小和方向，用于模拟飞机起落架收放的气动载荷模拟装置。技术方案为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案为
一种飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，它包括试验台架、起落架、连接在起落架上的撑杆作动筒、支撑架、气动载荷跟随装置与气动载荷模拟装置，所述的气动载荷跟随装置包括安装在支撑架上的滚珠丝杆、安装在滚珠丝杆上的螺母、一号伺服电机、升降台、角度传感器，其中滚珠丝杆下端安装有联轴器并与伺服电机输出轴连接，升降台固定安装于螺母上，随螺母做升降运动；所述的气动载荷模拟装置包括两套加载机构，每一套加载机构均包括二号伺服电机、减速器、圆盘、钢丝绳，所述的二号伺服电机安装于减速器上， 减速器固定安装在升降台上，圆盘安装在减速器的输出端上，钢丝绳一端绕在圆盘上，钢丝绳的另一端连接到起落架上。本发明提供的伺服电机气动载荷模拟装置，模拟试验过程中，起落架所受的气动载荷由气动载荷模拟装置提供，起落架所受的气动载荷方向由气动载荷跟随装置控制。作为优选方案，以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的滚珠丝杆的上端通过法兰盘固定在槽钢架上。所述的槽钢架前端与试验台架焊接为一体，可避免试验过程中支撑架的抖动影响试验精度。作为优选方案，以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的支撑座上安装有4个导轨支座，4个导轨的下端分别安装在4个导轨支座上，4个导轨的上端分别穿过升降台后由螺母连接到槽钢架上；作为进一步的优选方案，所述的导轨支座上部安置有用于缓冲升降台的弹簧，且所述的升降台上还安装有4个直线法兰轴承，4个导轨穿过升降台后再分别穿过直线法兰轴承。安装有4个导轨后当升降台随着滚珠丝杆做升降运动时可以保证升降台始终保持水平状态，从而可以控制好气动载荷的大小和方向。作为优选方案，以上所述的气动载荷模拟装置，所述的载荷模拟装置的两套加载机构以升降台中心为对称点安装在升降台上，这样两套加载机构中的钢丝绳可对称的连接在起落架的两侧，从而可以保证试验中钢丝绳的拉力不会对起落架产生扭矩的影响。作为优选方案，以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的支撑架底部安装有可调节高度的地脚螺栓，通过水平仪调整地脚螺栓高度，使支撑架处于水平状态，提高模拟试验的准确性。作为优选方案，以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，起落架与机身铰接处连接到单、双叉耳支座上，单、双叉耳支座上安装有关节轴承，从而可以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。以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的撑杆作动筒连接液压动力系统，为起落架的收放提供动力源。以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的角度传感器安装在起落架与机身的铰接点处，用于测量起落架收放角度，从而来控制升降台的升降高度。有益效果本发明提供的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置与现有技术相比具有以下优点
1.发明提供的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，结构设计合理，操作方便，所设计的气动载荷跟随装置控制起落架收放过程中的气动载荷方向，气动载荷模拟装置控制起落架收放过程中气动载荷大小，其中两套气动载荷跟随装置分别独立地对称安装在起落架两侧，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，试验过程中气动载荷方向和气动载荷大小精确，试验结果准确。2.本发明提供的伺服电机气动载荷模拟装置，钢丝绳的数量由原来的12条减少至2条，钢丝绳拉扯线路简单明了，可减少试验过程中相互干涉的可能，提高实验的准确性。3.本发明提供的伺服电机气动载荷模拟装置采用伺服电机控制载荷的方向及大小，相比于传统采用液压作动筒的实验方案，响应速度更快，载荷精度更高。4、本发明提供的伺服电机气动载荷模拟装置自动化程度高，适用范围广泛，可适用于不同形式的起落架，所有操作动作均有电脑自动控制，试验中无需人工操作，减少了人工成本及试验误操作的可能性。
图1是本发明提供的伺服电机气动载荷模拟装置在收放试验时的结构示意图。图2是图1中气动载荷跟随装置与气动载荷模拟装置的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1和图2所示，一种飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，它包括 试验台架1、起落架2、连接在起落架2上的撑杆作动筒3、支撑架4、气动载荷跟随装置与气动载荷模拟装置，所述的撑杆作动筒3连接液压动力系统为其提供动力，所述的气动载荷跟随装置包括安装在支撑架4上的滚珠丝杆5、安装在滚珠丝杆5上的螺母6、一号伺服电机7、升降台8、角度传感器，其中滚珠丝杆5下端安装有联轴器并与伺服电机7输出轴连接，升降台8固定安装于螺母6上，随螺母6做升降运动；所述的气动载荷模拟装置包括两套加载机构，每一套加载机构均包括二号伺服电机9、减速器10、圆盘11、钢丝绳12，所述的二号伺服电机9安装于减速器10上，减速器10固定安装在升降台8上，圆盘11安装在减速器10的输出端上，钢丝绳12 —端绕在圆盘11上，钢丝绳12的另一端连接到起落架2上。以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的滚珠丝杆5的上端通过法兰盘固定在槽钢架13上。以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的支撑架4上安装有4个导轨支座14，4个导轨15的下端分别安装在4个导轨支座14上，升降台8上安装有4个直线法兰轴承17，4个导轨15的上端分别穿过升降台8和4个直线法兰轴承17后由螺母连接到槽钢架13上，并在所述的导轨支座14上部安置有用于缓冲升降台8的弹簧 16。以上所述的气动载荷模拟装置，所述的载荷模拟装置的两套加载机构以升降台8的中心为对称点安装在升降台8上，两套加载机构中的钢丝绳12对称的连接在起落架2的两侧，可保证试验中钢丝绳12的拉力不会对起落架2产生扭矩的影响。以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的支撑架4底部安装有可调节高度的地脚螺栓18。以上所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，所述的起落架2与机身铰接处连接到单、双叉耳支座上，单、双叉耳支座上安装有关节轴承。本发明提供的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置实际工作原理为试验开始前，起落架2处于放下状态，手动控制升降台8高度直至钢丝绳12处于水平状态， 当试验开始时，起落架2的液压系统提供高压油，推动撑杆作动筒3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，一号伺服电机7转动，由联轴器带动滚珠丝杆5 —起转动，此时固定在螺母6上的升降台8随着滚珠丝杆5的转动而向上运动，并且一号伺服电机7由安装于起落架2上的角度传感器输出的角度信号控制其转速，使得起落架2在收起过程中钢丝绳12—直处于水平状态，保证气动载荷方向处于水平方向。与此同时，安装在升降台8上的减速器10及其安装在减速器10上的二号伺服电机9随升降台8 一起向上运动，在起落架2收起过程中，减速器10输出端圆盘11缠绕的钢丝绳12另一端连接在起落架2上，圆盘11拉动钢丝绳12给起落架2水平拉力，从而进行载荷模拟以阻止起落架2的收起运动，其中二号伺服电机9可以控制圆盘11缠绕的钢丝绳12的长度来调整气动载荷大小，当起落架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。然后起落架2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ο本发明提供的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置能准确用于模拟飞机起落架收放动作，为飞机起落架设计研发提供准确的检测结果。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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，其特征在于，它包括试验台架(1)、起落架O)、连接在起落架( 上的撑杆作动筒(3)、支撑架G)、气动载荷跟随装置与气动载荷模拟装置，所述的气动载荷跟随装置包括安装在支撑架(4)上的滚珠丝杆(5)、 安装在滚珠丝杆( 上的螺母(6)、一号伺服电机(7)、升降台(8)、角度传感器，其中滚珠丝杆(5)下端安装有联轴器并与伺服电机(7)输出轴连接，升降台(8)固定安装于螺母(6) 上，随螺母(6)做升降运动；所述的气动载荷模拟装置包括两套加载机构，每一套加载机构均包括二号伺服电机(9)、减速器(10)、圆盘(11)、钢丝绳(12)，所述的二号伺服电机(9) 安装于减速器(10)上，减速器(10)固定安装在升降台⑶上，圆盘(11)安装在减速器(10) 的输出端上，钢丝绳(1 一端绕在圆盘(11)上，钢丝绳(1 的另一端连接到起落架(2) 上。
2.根据权利要求1所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，其特征在于，所述的滚珠丝杆(5)的上端通过法兰盘固定在槽钢架(13)上。
3.根据权利要求1所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，其特征在于，所述的支撑架(4)上安装有4个导轨支座(14)，4个导轨(15)的下端分别安装在4个导轨支座(14)上，4个导轨(15)的上端分别穿过升降台⑶后由螺母连接到槽钢架(13) 上。
4.根据权利要求3所述的气动载荷模拟装置，其特征在于，所述的导轨支座(14)上部安置有用于缓冲升降台(8)的弹簧(16)。
5.根据权利要求4所述的气动载荷模拟装置，其特征在于，所述的升降台(8)上还安装有4个直线法兰轴承(17)，4个导轨(15)穿过升降台⑶后分别穿过直线法兰轴承(17)。
6.根据权利要求1所述的气动载荷模拟装置，其特征在于，载荷模拟装置的两套加载机构以升降台(8)的中心为对称点安装在升降台(8)上，两套加载机构中的钢丝绳(12)对称的连接在起落架O)的两侧。
7.根据权利要求1所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，其特征在于，所述的支撑架(4)底部安装有可调节高度的地脚螺栓(18)。
8.根据权利要求1所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，其特征在于，所述的起落架( 与机身铰接处连接到单、双叉耳支座上，单、双叉耳支座上安装有关节轴承。
9.根据权利要求1所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，其特征在于，所述的撑杆作动筒(3)连接液压动力系统。
10.根据权利要求1至9任一项所述的飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置， 其特征在于，所述的角度传感器安装在起落架( 与机身的铰接点处。
全文摘要
本发明公开了一种飞机起落架收放的伺服电机气动载荷模拟装置，它包括试验台架(1)、起落架(2)、连接在起落架(2)上的撑杆作动筒(3)、支撑架(4)、气动载荷跟随装置与气动载荷模拟装置，所述的气动载荷跟随装置控制起落架收放过程中的气动载荷方向，气动载荷模拟装置控制起落架收放过程中气动载荷大小。本发明提供的伺服电机气动载荷模拟装置结构设计合理、自动化程度高、操作方便，能适用于各种类型的飞机起落架的收放模拟检测，可为飞机起落架设计研发提供准确的检测结果。
文档编号G01M99/00GK102494908SQ20111036608
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者印寅, 张明, 杜楠楠, 樊蕊, 聂宏, 魏小辉 申请人:南京航空航天大学