[发明专利]飞机机翼静强度实验的加载方法及其加载装置

说明书

本发明提出了一种飞机机翼静强度实验的加载方法及装置，其包括一个两转两移的四自由度并联加载装置与二级杠杆系统。其中并联加载装置包括定平台、加载平台、力传感器、第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支和第四运动分支，加载平台与定平台通过四个运动分支连接，两个二级杠杆系统位于加载平台之上，对称分布在加载平台上方的两侧，每个二级杠杆系统都有四个加载点位，整个装置共有八个加载点位。四个运动分支上都装有力传感器。四个运动分支的驱动都选择驱动移动副，采用液压缸进行驱动。本发明在机翼静力实验加载过程中可以同时调节加载力的方向和大小，有效减小了实验的误差。

技术领域

本发明涉及航空实验测试领域，具体涉及一种基于并联机构与杠杆系统的飞机机翼静强度实验的加载方法及其加载装置。

背景技术

机结构地面强度试验中全机静力实验是对飞机结构的承载能力、刚度等特性进行校核的一个重要试验项目。全机静力实验中为模拟机翼在飞行中受到的加载力，需要调整加载方向以保证加载力垂直于机翼表面。

目前对飞机机翼进行静力实验的加载装置主要是胶布带－杠杆加载系统，其它常见的机翼静力加载方式有卡板加载、气囊加载。胶布带-杠杆系统需要在机翼表面贴好胶带，然后使用杠杆系统对机翼进行多级加载。胶布带-杠杆系统能较好的模拟机翼受到的气动载荷，其缺点是对于复合材料的翼面层间强度可能较低，造成翼面不必要的破坏，且在靠近翼端处，由于机翼变形较大，加载方向无法与机翼保持垂直，导致实验出现误差。板加载主要是利用加持件对机翼进行夹持，可以通过向上拉加持件来模拟加载，但是加持件通常较重，且安装复杂。气囊加载是一种新型加载技术，更精确的模拟机翼在实际飞行中所受到的气动载荷，但气囊加载造价昂贵；机翼型号多样化，气囊没有标准化，通用性差；机翼结构表面的尖锐物或充气超过额定时都可能引起加载时的突然爆破；气囊加载时完全与机翼表面接触，测量其应变也是一个难题。现有加载技术，大都无法满足大展弦比飞机机翼的静力实验条件，或产生误差。很大程度上会影响实验结果。

发明内容

本发明提供一种四自由度机翼实验加载装置，旨在解决其他加载方式在进行机翼静力试验时无法保证加载方向始终垂直于机翼表面的问题以及加载力均布的问题。

本发明的第一方面提供一种飞机机翼静强度实验的加载方法，其包括以下步骤：S1、对机翼进行理论分析，确定好需要的加载点位，计算出每个加载点位在加载实验过程中的理论加载力，计算出每组加载点位在实验过程中的理论加载力的合力，每组加载点位共有八个加载点，每八个加载点位的加载力的合力为加载平台需要施加的加载力；通过理论计算预估机翼的变形情况，确定加载装置需要的位移，规划好实际加载实验中动平台的运动路径；S2、开始加载，安照步骤S1中的路径，驱动动平台运动，通过运动分支中的力传感器，实时检测飞机机翼对加载平台的反作用力的大小与方向，实验过程中实时检测机翼变形情况；S3、检测出机翼变形情况后便能对机翼的加载力进行判断，计算出加载力与机翼表面的角度差、当实验中加载力与机翼表面不垂直时，根据所测得机翼的变形情况以及机翼实验加载装置的位姿便能计算出需要调整的角度；S4、在计算出需要调整的角度后便能通过运动学反解计算每个作动筒需要的位移，完成加载力方向的调整；S5、完成步骤S4的操作后，若机翼加载装置的加载力与机翼的表面法向仍有误差，则重复步骤S3与步骤S4、直到满足精度要求。