[发明专利]伺服电机式起落架收放随动加载系统及其加载方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服电机式起落架收放随动加载系统及其加载方法，属于一类起落架试验技术领域。

技术背景

起落架收放系统是飞机的重要组成部分，该系统的工作性能直接影响到飞机的机动性和安全性。为改善飞机飞行中的空气动力，现代飞机起落架通常设计为可收放的，空中飞行时收起在机身或机翼内部，起飞、降落时放下承受地面载荷。再者，现代飞机空地循环周期短，寿命期内地面运动距离长，致使起落架结构出现故障较多。因此，在地面对飞机进行收放功能的验证是飞机设计的一个重要环节。

起落架收放试验是模拟飞机起飞、着陆的一种动力特性试验，通过收放试验进行起落架系统研究、设计与验证。在起落架收放试验中，气动载荷模拟一直是试验的重点和难点，关键在于需要随时保证模拟载荷方向水平以及载荷大小的精度。

发达国家对于起落架收放系统的研究已经相当成熟，普遍采用起落架现代设计技术，将起落架置于风洞中进行试验，波音777飞机主起落架的收放试验就是在美国航空航天局艾姆斯研究机构的风洞中进行的。该方法比较接近实际飞行中起落架的收放，结果可靠度高，但试验准备周期长、耗资大、过程复杂，不易在短时间内进行。

国内在研究起落架收放系统时一般在无风洞条件下进行试验，由于起落架在真实收放过程中受到的力为一个分布力系，因此要将分布力系简化为一个或几个集中力施加于起落架上，并且需要通过添加外载荷来模拟气动载荷，因此在地面试验台上准确模拟起落架收放过程中的气动载荷对试验至关重要。目前模拟起落架收放过程中的气动载荷主要有直接气动力加载法和主支柱铰点力矩等效法。王洪宪等在《飞机起落架收放动态性能研究及试验验证》([J].实验力学，2010，(02).)一文中对直接气动力加载法进行了研究，该方法采用质量块直接加载模拟气动力，用滑轨保证气动力加载方向的水平，用变半径凸轮保证载荷大小的精度。沈凤林等在《飞机液压起落架电液伺服加载系统的研究》([D].西北工业大学，2002.)一文中对主支柱铰点力矩等效法进行了研究，该方法采用作动筒加载模拟气动力力矩等效，并以电液伺服系统控制载荷的大小。分析国内现有收放试验加载方案的不足之处：

(a)质量块-凸轮加载方案

该方案载荷方向性较好，但有其不足之处：第一，结构复杂，绳索过多且拉扯线路冗乱，不利于起落架收放；第二，对于尺寸较大的起落架而言，受空间限制，可能无法安置质量块加载机构；第三，质量块加载方法的精度不高；第四，在收放过程中，质量块由于自身惯性力的作用会出现晃动从而产生碰撞，存在安全隐患；第五，设计的凸轮形状唯一，只能对应于一种载荷工况，而且可能在某些工况下无法设计出相对应的凸轮。

(b)液压作动筒加载方案

该方案载荷模拟的跟踪性能较好，其不足之处在于对液压作动筒的要求较高：第一，加载作动筒的行程有限，可能无法满足大尺寸起落架收到所要求的高度；第二，加载作动筒的速度比较小，可能无法满足起落架收放时所需要的速度；第三，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；第四，需要建一套完备的液压伺服控制系统，试验成本高、周期长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、加载精确、安全可靠、经济适用，以及保证模拟载荷始终处于水平方向的伺服电机式起落架收放随动加载系统及其加载方法。

本发明的技术方案包括装夹承载机构、载荷方向跟随机构、载荷大小模拟机构；其中装夹承载机构由固定安装于试验地面上的试验台架，安装于试验台架上的吊板，安装于吊板下表面用于装夹起落架主支柱的主支柱夹具、安装于吊板下表面用于装夹起落架收放作动筒的收放作动筒夹具组成；其中载荷方向跟随机构包括安装于试验地面上的支撑架、安装于支撑架上的滚珠丝杆和垂直导轨，还包括安装于支撑架下部且输出轴与滚珠丝杆下端相连的竖直伺服电机，还包括通过升降螺母安装于垂直滚珠丝杆上，同时通过法兰轴承安装于垂直导轨上的升降台；其中载荷大小模拟机构包括与支撑架相对固定的固定台、安装于固定台上的水平伺服电机、安装于水平伺服电机输出轴的减速器、安装于减速器上的圆盘，还包括固定于起落架加载点处的加载板，加载板上安装有定滑轮，还包括安装于上述升降台上的转向滑轮，还包括一端固定于所述圆盘另一端绕过所述转向滑轮并固定于所述定滑轮上的钢丝绳。