[发明专利]一种用于机载外挂件振动试验的支撑系统及其设计方法

说明书

本发明提供的一种用于机载外挂件振动试验的支撑系统及其设计方法，该支撑系统包括：由大梁和配重组成的结构支撑件、挂架转接装置和自由悬吊装置；所述挂架转接装置分别与结构支撑件的大梁及承载外挂件的挂架相连，用于间接将所述外挂件安装结构支撑件上；所述自由悬吊装置与所述结构支撑件相连，用于将结构支撑件、挂架转接装置、挂架与外挂件组合体悬吊起来，呈自由模拟状态。利用结构支撑件来模拟外挂件安装在飞机上的动力学耦合效应，通过真实的边界模拟开展外挂件挂机振动地面试验，可以有效考核外挂件的动强度，保证外挂件的上机安全。

技术领域

本发明涉及航空试验领域，更具体地，涉及一种用于机载外挂件振动试验的支撑系统及其设计方法。

背景技术

对于机载外挂件，飞行时受到飞机振动传递与气动力作用，会承受一定振动环境，对其结构强度造成影响。为了保证产品使用安全可靠性，对于悬挂在飞机上的产品，都需要开展挂机振动环境试验考核。如果通过真实地面模拟试验，那么就能对产品进行有效考核，保证在使用中不会产生破坏，从而保证产品有足够的动强度。

机载外挂件悬挂到飞机上后，受飞机边界影响，其动力学特性会发生变化。为了更加真实地进行考核，需要对飞机的边界进行模拟。国军标GJB150A指出，通过直接将机载外挂件刚性连接到振动台上的方式是不合适的，由于有反作用的影响，试验会存在很大的失真。可以设计一个结构支撑件，来模拟机载外挂件的悬挂边界影响。结构支撑件的等效质量、重量和转动惯量应该适中，如果结构支撑件太重或惯性太大，为了匹配试验的加速度响应，就要施加非真实的高动态弯曲力矩，外挂产品会承受过应力；如果结构支撑件太轻或惯性太小，外挂产品就会出现欠试验。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种用于机载外挂件振动试验的支撑系统及其设计方法。

第一方面，本发明提供一种机载外挂件支撑系统，包括：由大梁和配重组成的结构支撑件、挂架转接装置和自由悬吊装置；所述挂架转接装置分别与所述结构支撑件的大梁及承载外挂件的挂架相连，用于间接将所述外挂件安装在结构支撑件上；所述自由悬吊装置与所述结构支撑件相连，用于将所述结构支撑件、所述挂架转接装置、所述挂架及外挂件的组合体悬吊起来，呈自由模拟状态。

第二方面，本发明提供一种机载外挂件支撑系统设计方法，包括：S1，建立外挂件的有限元模型，通过模态试验分析，获取外挂件自由状态下的低阶弯曲模态参数，并根据所述低阶弯曲模态参数修正外挂件的有限元模型；S2，建立外挂件和结构支撑件的简化模型并进行模态分析，通过调整结构支撑件尺寸的参数使得简化模型的低阶模态频率与挂机状态下的模态频率相近；S3，建立调整后获得的结构支撑件，及外挂件的详细有限元模型并进行模态分析，根据获得的模态参数与挂机状态下的模态参数的匹配情况，确定所述支撑系统是否满足要求。

其中，在所述S1和所述S2之间还包括：根据安装接口要求、外挂件重量和试验载荷，设计满足试验承载强度的大梁。

其中，在所述S1与所述S2之间还包括：通过模态试验分析，获取挂机状态下支撑系统与外挂件的模态参数，所述模态参数包括模态频率和模态振型。

其中，在所述S2和所述S3之间还包括：根据试验条件，对所述调整后获得的大梁的承载强度进行校核；若校核结果为不合符试验条件，则重新对所述大梁进行设计。

其中，所述S3之后还包括：根据挂架连接要求，设计与所述挂架相匹配的挂架转接装置，并对所述挂架转接装置进行强度校核与模态校核。

其中，所述机载外挂件支撑系统设计方法还包括：根据获得的结构支撑件、挂架转接装置、挂架及外挂件组合的质量，进行自由悬吊，设计满足试验频率要求的自由悬吊装置。

其中，所述S3中根据获得的模态参数与挂机状态下的模态参数的匹配情况包括：根据获得的偏航模态参数与挂机状态下的偏航模态参数的匹配情况；以及获得的俯仰模态参数与挂机状态下的俯仰模态参数的匹配情况。