一种飞机机载系统动态冲击试验系统及方法与流程

本发明属于飞机试验，具体是一种飞机机载系统动态冲击试验系统及方法。

背景技术：

1、飞机机载系统的力学性能对乘员安全十分重要，其设计需求是在最大容许装载重量下，应能够承受规定的起降冲击等载荷环境中的最严酷状态而不导致损坏。目前标准规范规定了一定的载荷因子，即向上3g、向前9g、侧向5g、向下6g，其连接件还需要再考虑1.5倍的连接因子。因此，有必要对飞机机载系统的抗动态冲击力学性能进行研究。尤其在faa开展的起降冲击状态下机载系统的动态冲击响应特性研究工作中，发现机载系统在冲击载荷作用下的失效载荷大于在静态条件下的失效载荷。

2、目前，在研究飞机机载系统的抗动态冲击力学性能中，国外主要采用真实的飞机结构，开展相应的冲击试验。该方法反映了飞机机载系统的真实起降冲击环境，但飞机结构造价高昂，试验成本偏高，这给飞机机载系统选型带来了巨大的研究压力。国内相关研究较少，我们曾开展包含真实机载系统的结构冲击试验，其余研究主要为机载系统的静强度分析和振动模态研究。因此，希望有一种技术方案能够独立评估飞机机载系统的抗动态冲击力学性能，并能够实现不同方向不同维度的试验测试需求。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供了一种飞机机载系统动态冲击试验系统及方法。

2、本发明的技术方案是：一种飞机机载系统动态冲击试验系统，包括试验冲击平台、与所述试验冲击平台上端滑动连接的立柱支撑组件、与所述立柱支撑组件连接的飞机客舱行李架组件、以及位于试验冲击平台前侧的冲击控制组件；

3、试验冲击平台上端设有导轨，所述导轨上滑动安装有台车，立柱支撑组件设于所述台车上端，立柱支撑组件上设有两排多个第一根部耳片，且每个所述第一根部耳片处连接有力传感器，所述力传感器通过第二根部耳片连接有缓冲连接杆；

4、所述飞机客舱行李架组件包括内部放置有装载物的行李箱、位于所述行李箱左右两侧且与上排两端的所述缓冲连接杆一一对应铰接的行李箱连接板、设于行李箱外壁的马克标和加速度传感器，所述行李箱连接板底部一侧通过螺栓与行李箱侧壁连接，另一侧设有挂架支撑耳片，所述挂架支撑耳片与下排两端的缓冲连接杆一一对应连接，挂架支撑耳片下端连接有多个连接支撑杆，且所述连接支撑杆底端连接有牛眼轮；

5、所述冲击控制组件包括与台车正对分布的撞击杆、与力传感器、加速度传感器以及所述撞击杆电性连接的控制器、与所述控制器电性连接的多个高速摄像机、与控制器电性连接且与多个所述高速摄像机一一对应的照明灯。

6、进一步地，所述试验冲击平台上设有滑动槽，所述滑动槽内通过液压缸驱动连接有辅助支撑架，所述辅助支撑架包括底端通过滑动块与滑动槽滑动连接的固定支撑杆、设于固定支撑杆上端的移动支撑杆、设于所述移动支撑杆与固定支撑杆之间的电动伸缩杆、设于移动支撑杆上端的辅助支板、以及设于所述辅助支板内的压力传感器，辅助支板底端与移动支撑杆之间设有多个辅助加强杆。

7、说明：当需要对飞机客舱行李架组件进行支撑时，通过液压缸的驱动作用使滑动块在滑动槽内前后滑动，直至辅助支板位于飞机客舱行李架组件正下端，然后，通过电动伸缩杆的延伸作用使移动支撑杆向上移动，当其上端的辅助支板与飞机客舱行李架组件底端抵接时，压力传感器检测到压力信号，关闭电动伸缩杆即可，该固定支撑杆、移动支撑杆以及辅助支板采用普通钢材加工而成，为飞机客舱行李架组件提供满足角度平面的临时支撑，解决了安装困难的问题，提高了工作效率，当进行动态冲击试验时，将固定支撑杆、移动支撑杆以及辅助支板从飞机客舱行李架组件撤出即可。

8、进一步地，所述立柱支撑组件包括设于所述台车上端的支撑底板、设于所述支撑底板后侧的多个倾斜立板、设于所述支撑底板前侧且与所述倾斜立板一一对应的多个竖直立板、以及用于连接倾斜立板与竖直立板之间的连接框段，倾斜立板和竖直立板上端处各设有一个所述第一根部耳片。

9、说明：通过支撑底板增加倾斜立板和竖直立板与台车上端连接面积，提升了连接牢靠性，设置数个倾斜立板和数个竖直立板并在其上端连接力传感器和缓冲连接杆，目的是对飞机客舱行李架组件侧壁进行多点位的连接和多个力信号数据的测量，既增加了连接牢靠性，又提高了数据测量精度，通过设置连接框段使相邻分布的倾斜立板与竖直立板之间的连接更加紧凑，通过第一根部耳片方便力传感器的连接。

10、进一步地，所述行李箱连接板包括三角板、设于所述三角板上端顶点处的上连接板、以及两个分别设于三角板下端两个顶点处的下连接板，所述上连接板与缓冲连接杆连接，其中一个下连接板与所述行李箱侧壁连接，另一个下连接板侧壁与挂架支撑耳片铰接。

11、说明：设置行李箱连接板的目的是方便行李箱两侧与对应的缓冲连接杆连接牢靠，并在进行冲击试验时实时测量多个点位的相关参数信号，满足试验需求，其中，上连接板用于连接上端的缓冲连接杆，下连接板用于连接下端的缓冲连接杆和行李箱侧壁的同时，在其底端连接牛眼轮，且三角板、上连接板以及两个下连接板组成三角板系统，采用铝合金或普通钢材或高强钢加工而成，实现行李箱的牢靠连接，可通过改动三角板的平面形状、上连接板以及两个下连接板的角度等，较好地满足不同截面形状行李箱的连接，提高行李箱连接板的适用性。

12、进一步地，所述连接支撑杆与所述牛眼轮之间设有缓冲调节座，所述缓冲调节座包括与连接支撑杆底端连接的调节座本体、设于所述调节座本体底端的移动凹槽、设于所述移动凹槽内的第一压缩弹簧、以及滑动连接在移动凹槽下方且与所述第一压缩弹簧下端连接的滑动安装板，所述牛眼轮设于所述滑动安装板底部。

13、说明：在下连接板底端通过挂架支撑耳片连接有连接支撑杆和牛眼轮，并构成飞机客舱行李架组件的垂向支撑结构，在重力方向上为飞机客舱行李架组件提供支撑作用，并使飞机客舱行李架组件在平面内沿任意方向运动，从而不对飞机客舱行李架组件在冲击方向的受载产生影响，通过第一压缩弹簧的压缩，可缓冲牛眼轮与连接支撑杆之间的相互作用力，避免两者刚性连接而造成受到外力作用时产生较大的变形，从而影响牛眼轮对连接支撑杆连接结构的稳定性和耐久性。

14、更进一步地，所述调节座本体为空心结构，且位于调节座本体底端的移动凹槽内沿周向均匀设有多个竖向滑动槽，所述滑动安装板外壁设有与所述竖向滑动槽一一对应并通过竖向滑动槽延伸至调节座本体内部的多个滑动条，调节座本体底端设有与所述滑动条连接的多个第二压缩弹簧。

15、说明：通过第一压缩弹簧缓冲牛眼轮与连接支撑杆的作用力时，通过与第一压缩弹簧相对分布的各个第二压缩弹簧的设置，使第一压缩弹簧被拉伸时，第二压缩弹簧被反方向压缩，通过两者之间弹力的互相抵消，既能起到柔性连接的作用，又能使牛眼轮保持在一个稳定的高度，提供更稳定的支撑力。

16、更进一步地，所述调节座本体底端且位于所述移动凹槽外围处设有卡位豁口，所述卡位豁口内设有防撞软胶层。

17、说明：通过卡位豁口可对牛眼轮在垂直方向上的移动进一步的限定，提供更稳定的支撑力，通过设置防撞软胶层，可防止意外情况下牛眼轮与调节座本体底端发生撞击，造成牛眼轮的损伤。

18、进一步地，所述行李箱内设有呈网格状分布的多个分隔板，多个所述分隔板将行李箱内分隔成用于放置装载物的多个放置腔，且每个所述放置腔内均填充有泡沫材料。

19、说明：通过分隔板将行李箱内分隔成数个放置腔，方便整洁有序的放置装载物，同时起到配重和质量分布的作用，通过在每个放置腔内填充泡沫材料，可对装载物的移动进行缓冲，避免撞击造成装载物和行李箱内壁的损坏。

20、本发明还公开了一种飞机机载系统动态冲击试验方法，基于上述一种飞机机载系统动态冲击试验系统，包括以下步骤：

21、s1、组装系统

22、将立柱支撑组件安装于台车上端，按照顺序依次组装第一根部耳片、力传感器以及缓冲连接杆，然后再安装于立柱支撑组件上，然后，将两个行李箱连接板竖直放置，并将行李箱置于两个行李箱连接板之间，并通过螺栓将行李箱连接板与行李箱侧壁连接，接着，将两个挂架支撑耳片分别安装于行李箱底端两侧并使其与行李箱连接板连接，接着，将行李箱连接板的上下两端分别与对应的缓冲连接杆连接，最后，在挂架支撑耳片底端安装数个连接支撑杆，并在每个连接支撑杆底端连接牛眼轮；

23、s2、填充装载物

24、向行李箱内填充泡沫材料并放置装载物，确认牛眼轮的位置、方向和高度，确保牛眼轮能够在台车平面内自由运动；

25、s3、动态冲击试验

26、通过控制器控制撞击杆的发射气压、刹车压力，并控制撞击杆撞击台车以使台车在试验冲击平台上滑动，通过高速摄像机拍摄缓冲连接杆、行李箱以及牛眼轮的运动过程，并采用非接触测量方法通过捕捉马克标的运动从而计算得到行李箱的运动轨迹信号，通过各个力传感器采集冲击过程中的力信号，通过加速度传感器采集加速度信号，最后，控制器接收运动轨迹信号、力信号以及加速度信号，完成行李箱的动态冲击力学性能测试试验。

27、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

28、本发明的飞机机载系统动态冲击试验系统可独立考核飞机客舱行李架组件的抗动态冲击力学性能，减少真实飞机框段的损耗，解决刚性框段坠撞的硬碰问题；搭建了力-加速度-运动轨迹-变形测试框架，能够体系化地测试飞机客舱行李架组件的动态冲击力学性能，识别冲击过程中结构的载荷传递、能量变化、运动方式等参量；能够测试飞机客舱行李架组件任意部位及其类似结构的动态冲击力学性能；能够实现飞机客舱行李架组件任意部位的独立更换、快速连接和布局调整；将飞机客舱行李架组件的垂向受载转变为台车水平冲击，并加入牛眼轮的平面滚动设计，不仅转换了试验的实现方式，而且不影响行李架系统的平面运动和重力作用；通过试验系统装配方式的改造，能够实现飞机客舱行李架组件不同维度（一维、二维、三维）、不同方向（航向x、侧向y、垂向z）的抗动态冲击力学性能测试，适用范围广泛；满足飞机客舱行李架组件任意部位及其类似结构的抗动态冲击力学测试，满足飞机客舱行李架组件任意结构的独立更换、快速连接以及布局调整，简单高效。