[发明专利]起落架自控弹簧—阻尼系统气动力负载加载系统及加载方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种起落架自控弹簧—阻尼系统气动力负载加载系统及加载方法，属于飞机起落架收放试验系统。

背景技术

    为保证飞机飞行过程中的气动外形，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，该气动力分布于起落架迎风面上，影响起落架撑杆作动筒与上位锁工作。因此，在飞机起落架设计研发阶段，需要对其进行真实气动力负载下的收放可靠性试验。 

在起落架收放试验中，如何保证气动力负载加载时的精度以及保证加载系统良好的跟随性一直是个难题。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。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，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三种：

(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，力矩等效法会产生附加力，导致收放过程中受力模型不准确；第三，加载作动筒的速度比较小，可能无法满足飞机起落架收放时所需要的速度；第四，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，加载精度无法得到保证，并且存在一定的安全隐患。

(c)伺服电机加载方案

一种伺服电机式起落架收放随动加载系统，专利申请号

该方案采用两套伺服电机，通过钢丝绳对起落架加载，并采用一套伺服电机，通过滚珠丝杠带动装有转向滑轮的升降平台进行上下运动，从而通过协调伺服电机的工作，达到模拟飞机起落架在收放过程中受到的气动载荷的大小和方向。该方案响应速度快，跟随性较好，加载精度高。

起落架收起过程：假设起落架完全放下时收放角度为0，加载点位置至起落架根部转轴位置距离为R，当0°≤θ≤45°时，水平伺服电机释放钢丝绳长度L=Rsinθ-R（1-cosθ）；当45°≤θ≤90°时，水平伺服电机收起钢丝绳长度L=Rsinθ-R（1-cosθ）。

起落架放下过程：假设起落架完全收起时收放角度为0，加载点位置至起落架根部转轴位置距离为R，当0°≤θ≤45°时，水平伺服电机释放钢丝绳长度L=Rsinθ-R（1-cosθ）；当45°≤θ≤90°时，水平伺服电机收起钢丝绳长度L=Rsinθ-R（1-cosθ）。

收放过程中水平伺服电机需要两次反转来保证钢丝绳上始终是拉力，伺服电机反转可导致起落架收放过程中载荷模拟不连续，甚至导致钢丝绳脱离升降平台上的转向滑轮。

发明内容

    本发明针对现有技术的不足，提供一种自控弹簧—阻尼系统气动力负载加载系统及加载方法，该方加载精度高、载荷模拟连续性好、结构简单、操作方便，能适用于各类型飞机起落架收放试验。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：