[发明专利]一种弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟装置及模拟方法

说明书

本发明公开了一种弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟装置及模拟方法，弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟装置包括弹射拦阻冲击波形控制单元、伺服控制单元、传感单元、冲击载荷加载装置和液压动力单元；弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟方法中，通过波形预处理，实现参考波形在液压伺服驱动方式下试验加载可行；通过波形修正控制方法，提高了控制精度。本发明基于液压驱动方式，解决了GJB 150.18A‑2009《军用装备实验室环境试验方法，第18部分：冲击试验》程序Ⅷ中所规定的阻尼正弦波和时间历程波形的加载和控制问题，能够大幅缩短位移同时又能精确模拟弹射拦阻冲击载荷，具有重复性好、试验效率高等特点。

技术领域

本发明属于弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟技术领域，具体涉及一种弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟装置及模拟方法。

背景技术

弹射起飞和拦阻着陆(以下简称弹射拦阻)冲击试验用于验证安装在固定翼飞机上或飞机内的装备在承受弹射拦阻时的功能和结构的完好性。GJB150.18A-2009《军用装备实验室环境试验方法第18部分：冲击试验》程序VIII中规定：当没有测量数据时，采用阻尼正弦波来模拟弹射拦阻冲击载荷；当有测量数据时，采用时间历程波形来模拟弹射拦阻冲击载荷。然而，当前冲击试验基本不具备阻尼正弦波的冲击载荷模拟能力，尤其是三个方向的阻尼正弦波冲击载荷模拟能力。

根据调研，当前冲击试验主要采用三种方式进行，一是采用基本冲击试验条件来覆盖阻尼正弦波试验条件，缺点是造成过考核，不能准确模拟冲击试验条件；二是通过裁剪试验条件来近似处理，缺点是造成欠考核，也不能准确模拟冲击试验条件；三是采用气动方式分级加载来实现冲击试验条件的模拟，这种方式比较接近真实载荷工况，但是试验波形不是标准的阻尼正弦波，且试验准备时间长，多次冲击试验间隔时间长，试验效率低，试验重复性不好，难以保证多次冲击试验的一致性。

根据GJB 150.18A-2009提出的阻尼正弦波冲击试验条件可用公式(1)表示。

A(t)＝A_me^-ξωtsinωt,0≤t≤T_e (1)

式中，A为加速度；A_m为加速度幅值；ξ为阻尼比；ω为圆频率；t为时间；T_e为有效冲击时间。

如果按公式(1)产生数字加速度信号，对加速度信号进行数值积分得到速度和位移信号，设初始速度值和初始位移值为零。积分后的结果是：速度曲线除零时刻外，均在零线上方；位移曲线呈斜线不断上升。这样处理后的结果也导致了试验加载条件在工程上很难实现。

因此，发明一种能够大幅缩短位移同时又能精确模拟弹射拦阻冲击载荷的模拟装置和模拟方法是很有意义和应用前景的。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟装置及模拟方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种弹射起飞和拦阻着陆冲击载荷模拟装置，包括：

弹射拦阻冲击波形控制单元；弹射拦阻冲击波形控制单元包括用于将弹射拦阻参考波形处理为液压伺服驱动方式下可以加载波形的波形预处理模块和用于波形高精度控制的波形修正控制模块；

用于实现冲击载荷加载装置闭环控制的伺服控制单元；

用于测量冲击载荷加载装置的位移、加速度的传感单元；

用于实现弹射拦阻冲击载荷加载的冲击载荷加载装置；传感单元安装在冲击载荷加载装置上；弹射拦阻参考波形从波形预处理模块的信号输入端输入，波形预处理模块的信号输出端与波形修正控制模块的信号输入端连接，伺服控制单元的信号输入端分别与波形修正控制模块的信号输出端和传感单元的信号输出端连接，伺服控制单元的信号输出端与冲击载荷加载装置的信号输入端连接。