[发明专利]飞机垂直安定面与机身连接强度试验的可调刚度支撑系统

说明书

本发明提供了一种飞机垂直安定面与机身连接强度试验的可调刚度支撑系统，包括对称设置的两组杆系，每组杆系均包括前杆系、中前杆系、中后杆系和后杆系，两组杆系的前杆系、中前杆系、中后杆系和后杆系的布置与飞机垂直安定面的连接处位置相对应，每组杆系与飞机垂直安定面连接处均设有一连接板，连接板上设有与飞机垂直安定面的连接处相连接用的螺栓孔，前杆系包括第一接头、第一可变刚度杆、第一竖向固定耳座、第一侧向杆和第二侧向杆。本发明模拟飞机垂直安定面与机身的连接约束条件，测试连接接头的极限承承载能力及破坏模式，给结构强度分析计算提供试验依据，从而降低全尺寸试验的风险。

技术领域

本发明属于飞机试验中用于飞机垂尾支撑的试验装置技术领域，尤其是涉及一种飞机垂直安定面与机身连接强度试验的可调刚度支撑系统。

背景技术

民用飞机垂直尾翼由垂直安定面和方向舵组成，其作用是维持飞机航向的稳定，并通过方向舵的偏转实现飞机偏航。在飞行过程中，整个垂尾所产生的气动载荷、惯性载荷及方向舵悬挂的集中载荷，最终均通过垂尾根部的连接结构传递到后机身。作为机身和垂尾之问的工艺分离面和设计分离面，垂尾与后机身的连接是民用飞机设计的重点和难点，也是本静力试验考核的中心点。

垂尾的垂直安定面与后机身连接的4对接头分布在垂尾两侧，每个接头处由2个主对接螺栓与后机身加强框上的机身接头连接，分布在框腹板的两侧。主对接螺栓仅传递沿螺栓轴向的拉力。底部一圈抗剪螺栓连接机身蒙皮传递垂尾扭矩。考核垂直安定面与机身的连接接头的承载能力及破坏模式的试验装置在国内外是一项空白，考虑到由于飞机垂直安定面试验件尺寸较大，垂直安定面与机身连接支持端的约束条件对垂尾的受力性能影响非常大，而用机身作为支撑架造价太高而且难以实现。

由于各撑杆(也称为链杆)设计成轴向刚度可调整，意在补偿链杆在制造和装配过程中偏差，由于支撑系统约束条件多，且相互干涉，各个杆的偏差累加可能会使试验给出的支持状态偏离仿真结果或偏离实际的机身支持状态很大；有鉴于此，有必要设计飞机垂直安定面与机身连接强度试验的可调刚度支撑系统，来实现试验目标，既要保证竖向力与真实状态相同，还要考虑竖向位移与真实状态位移趋势相同，来模拟飞机垂尾和机身的连接，考核垂直安定面与机身的连接接头的承载能力及破坏模式，为飞机垂尾结构设计以及飞机垂尾与机身连接结构设计都提供了试验依据。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种飞机垂直安定面与机身连接强度试验的可调刚度支撑系统，模拟飞机垂直安定面与机身的连接约束条件，测试连接接头的极限承承载能力及破坏模式，给结构强度分析计算提供试验依据，从而降低全尺寸试验的风险。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种飞机垂直安定面与机身连接强度试验的可调刚度支撑系统，包括对称设置的两组杆系，每组所述的杆系均包括前杆系、中前杆系、中后杆系和后杆系，所述的两组杆系的前杆系、中前杆系、中后杆系和后杆系的布置与飞机垂直安定面的连接处位置相对应，每组杆系与飞机垂直安定面连接处均设有一连接板，所述的连接板上设有与飞机垂直安定面的连接处相连接用的螺栓孔；

所述的前杆系包括第一接头、第一可变刚度杆、第一竖向固定耳座、第一侧向杆和第二侧向杆，所述的第一接头和第一竖向固定耳座分别设置在第一可变刚度杆的上下两端，所述的第一接头依次与连接板的对应处和飞机垂直安定面连接处连接，所述的第一竖向固定耳座与底座固定连接，所述的第一侧向杆和第二侧向杆空间垂直且等高设置，所述的第一侧向杆两端均通过一第一横向固定耳座分别与第一接头和前支架连接，所述的第二侧向杆的两端也均通过一第一横向固定耳座分别与第一接头和侧面支架连接；