[发明专利]一种测量舵面传动机构刚度的试验方法

说明书

一种测量舵面传动机构刚度的试验方法，属于强度设计技术领域。该方法分为两个步骤：第一步根据舵面传动机构尺寸，考虑连接件柔度，给出舵面传动机构柔度的预示方法；第二步，设计测量舵面传动机构的试验装置，测量舵面传动机构的柔度和刚度。该方法可在飞行器静力试验中搭载完成，节省试验设备开支。

技术领域

本发明涉及一种测量舵面传动机构刚度的试验方法，属于强度设计技术领域。

背景技术

舵面传动机构是连接飞行器舵面与伺服作动器的机械传动装置。新型飞行器对舵面传动机构提出了轻质、高刚度、长时工作的要求。舵面传动机构的刚度直接影响舵系统的传动和控制精度，是舵面传动机构的最重要指标之一。其中，舵面传动机构的静刚度是舵面传动机构在工作静态载荷下抵抗变形的能力，常用舵面传动机构的线刚度和扭转刚度表征。飞行器舵面传动机构刚度的精确测量有重要意义。目前测量舵面传动机构静刚度的常用方法要设计专门的试验台，在舵轴端约束，通过作动器施加力，测量作动器的伸长量，从而得到舵面传动机构的线刚度。该方法一方面需要专门的试验台和舵机，费用较高；另一方面，由于支撑为刚性约束，不能真实反映传动机构的基础刚度，因而无法得到舵面传动机构和舱体的组合刚度。彭波、郭爱民等的专利《一种飞行器空气舵性能评价系统及方法》提出了一种测试舵面传动机构性能的方法，该方法能对舵面传动机构的刚度进行测试，是传统测试舵面传动机构刚度方法的典型代表之一。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种测量舵面传动机构刚度的试验方法，通过空气舵传动机构理论分析、仿真分析和试验测试相结合获得飞行器空气舵传动机构线柔度和扭转柔度，为高动态和高可靠性飞行器空气舵及其传动装置的设计和优化提供全面、经济的刚度参数。

本发明的技术解决方案是：一种测量舵面传动机构刚度的试验方法，包括如下步骤：

根据舵面传动机构尺寸和连接件关系，对舵面传动机构柔度进行预示，获取其预示值，根据预示值得到舵轴的角位移最大值，根据角位移最大值选取角位移传感器；

组装测量舵面传动机构的试验装置，将选取的角位移传感器安装在试验装置舵轴工装件上，使用试验装置测得舵轴工装件角位移，进而换算为舵面传动机构的扭转刚度和线刚度。

进一步地，所述对舵面传动机构柔度进行预示包括如下步骤：

根据舵面传动机构的销子和被连接件的材料属性和尺寸计算销连接柔度；

根据舵面传动机构的键和被连接件的材料属性和尺寸计算键连接柔度；

根据摇臂的材料属性和尺寸计算摇臂柔度；

根据作动器支座的材料属性和尺寸计算作动器支座柔度；

对试验装置作动器假件进行柔度测试，获得作动器假件柔度；

根据销连接柔度、键连接柔度、摇臂柔度、作动器支座柔度和作动器假件柔度获得舵面传动机构和舵面假件的组合柔度，完成预示。

进一步地，所述销连接柔度为其中，f_b为销副剪切方向的柔度，单位为mm/N；t₁为第一被连接件耳片厚度；若为双耳，则取2个耳片厚度的和，单位为mm：t₂为第二被连接件耳片厚度；若为双耳，则取2个耳片厚度的和，单位为mm；l_b为销子的夹持长度；E_b为销子的弹性模量，单位为MPa；d为销子的直径，单位为mm；E₁为第一被连接件的弹性模量，单位为MPa；E₂为第二被连接件的弹性模量，单位为MPa。