[发明专利]运输类飞机货舱地板下部结构垂直坠撞试验装置及方法

说明书

一种飞机货舱地板下部结构垂直坠撞试验装置及方法。装置包括引导式台架系统、落重系统、基台、转接板、测力平台和数据采集系统；本发明优点：飞机货舱地板下部结构试验件采用倒扣方式固定在试验平台上，能在简化处理边界条件情况下，获得飞机货舱地板下部结构的变形模式、结构响应等数据；利用自由落体运动及能量守恒原理，提升落重系统达到预定的高度，具备良好的通用性，通过电磁锁释放落重系统，并通过四立柱引导，使落重系统垂直撞击试验件；通过配重块来调节落重系统重量，通过调整落重系统高度方式可方便灵活地调节初始撞击速度，以满足不同撞击能量的要求，最终满足不同的试验目的及需求。(4)试验方法易于实现，风险小，操作灵活方便。

技术领域

本发明属于飞机结构试验装置及方法技术领域，特别是涉及一种运输类飞机货舱地板下部结构垂直坠撞试验装置及方法。

背景技术

运输类飞机运营的首要要求即是安全性。自20世纪90年代以来，虽然运输飞机运输事故率在逐渐降低，但因运营时间以及乘员数目快速递增，航空事故总数及被定级为灾难性后果的事故数并没有显著减少。70％以上的民用飞机事故发生在飞行高度较低的起飞、降落阶段，属于可生存事故的范畴。为了提高在可生存事故中的乘员存活率，飞机结构在设计过程中必须要考虑适坠特性。运输类飞机适坠性研究越来越受到各航空大国的重视。国外也进行了B707、B737、A320等机身框段垂直坠撞试验及整机坠撞试验，以表明运输类飞机的适坠性能。

近年来，为了设计并验证运输类飞机适坠性能，国际上公认的是采用“积木式”研究方案，即进行材料级、元件级、结构细节件级、子部件级和部件级、整机级试验。其中，子部件级这一层级在“积木式”层级中起到重要作用。美国针对B787货舱地板下部结构试验件进行倒扣坠撞试验。欧盟针对A350货舱地板下部结构试验件进行倒扣坠撞试验。法国ONERA和德国DLR联合空客公司对新一代商用飞机货舱地板下部结构进行倒扣坠撞试验。意大利CIRA等对A321货舱地板下部结构试验件进行倒扣坠撞试验。荷兰NLR对通勤类飞机地板下部结构试验件进行正向坠撞试验。由此可见，货舱地板下部结构试验件是适坠性“积木式”研究方案中不可或缺的一个层级，国外非常重视货舱地板下部结构的适坠性能评估，其坠撞试验能够为飞机结构适坠性设计、验证及适航审定工作提供重要支持，但目前公开发表的文献资料仍然较少。

目前，国内进行过ARJ21机身框段坠撞试验，但是没有涵盖“积木式”矩阵中的子部件级，国内也暂未开展此方面的研究工作。国内民用飞机研制阶段，必定要按照“积木式”方案开展研究工作。有必要提出一种典型运输类飞机货舱地板下部结构垂直坠撞试验方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种运输类飞机货舱地板下部结构垂直坠撞试验装置及方法。

为了达到上述目的，本发明提供的飞机货舱地板下部结构垂直坠撞试验装置包括引导式台架系统、落重系统、基台、转接板、测力平台和数据采集系统；

其中引导式台架系统包括台架、电机、悬吊钢索、电磁锁和导轮支架，台架由四根呈矩形设置的立柱和安装在四根立柱顶面的顶板构成；电机安装在顶板的底面中部；悬吊钢索的上端连接在电机的输出轴上；电磁锁连接在悬吊钢索的下端；导轮支架为十字形板状结构，两个导轮支架上下平行设置，每个导轮支架的四个外端分别插入在四根立柱的间隙中；

落重系统包括吊篮、压板和配重块；其中吊篮的上下端分别固定在两个导轮支架的中部；压板固定在位于下部的导轮支架底面上；配重块设置在吊篮的内部；

基台能够放置在引导式台架系统中四根立柱之间的地面上，包括基座、铝筒座和铝管；其中基座为水平设置的板状结构；四个铝筒座分别安装在基座的表面四个角部；每个铝筒座上安装一个铝管；

测力平台以与基台交替的方式放置在引导式台架系统中四根立柱之间的地面上，通过其下部安装的6个载荷传感器来记录坠撞试验过程中撞击载荷的数据；转接板水平安装在测力平台的顶面上，表面用于设置飞机货舱地板下部结构试验件；