一種用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其包括承重墻，其特征在于，其還包括支撐構(gòu)件、載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元，其中，襟翼安裝在機翼上，機翼在其翼根處安裝在承重墻上；上述支撐構(gòu)件包括兩根立柱和橫梁，其支撐上述載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元；上述載荷加載單元包括力矩電機、鋼索，上述力矩電機設置在上述支撐構(gòu)件上，對襟翼施加作用力，上述鋼索與力矩電機連接；上述載荷檢測與調(diào)整單元，其包括角度傳感器、滑軌組件和滑車組件。本發(fā)明在襟翼翼面上設置有多個加載點，一個加載點對應于一套加載系統(tǒng)，其能模擬實時翼面氣動力載荷的大小、方向以及等效作用點。
【專利說明】一種用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機可靠性試驗領域，尤其涉及一種用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]襟翼機構(gòu)是飛機的重要增升裝置，其主要用于延緩機翼上的氣流分離，提高了飛機的臨界迎角，并增大機翼的升力系數(shù)。襟翼機構(gòu)的可靠性直接關(guān)系到飛機飛行安全，為暴露襟翼機構(gòu)的潛在失效模式，并提高其可靠性水平，必須對襟翼機構(gòu)進行可靠性試驗；而襟翼運動過程中所受的氣動力載荷是影響其運動功能可靠性的主要因素。另外，襟翼機構(gòu)體積大、重量大、結(jié)構(gòu)和功能原理復雜，因此襟翼氣動力載荷的隨動加載就成了其可靠性試驗的核心內(nèi)容。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在論文《飛機結(jié)構(gòu)可動翼面試驗加載方法》中提出了雙作動筒加載方案，翼面運動過程中，翼面位置傳感器實時讀取翼面位置信息，控制系統(tǒng)根據(jù)翼面位置信息及其與各作動筒壓力的曲線關(guān)系實時調(diào)整各個作動筒液壓壓力的大小，使各個作動筒合力的大小、方向與所需加載的載荷相吻合。其缺點是:(a)能實現(xiàn)的隨動加載范圍較小，不適用于襟翼、艙門等需實現(xiàn)較大范圍收放的運動機構(gòu)；(b)每個加載點均需安裝一套隨動加載系統(tǒng)，難以適應較多加載點的情況。
[0004]中國第201210528949.X 號專利、第 201120541107.9 號專利、第 201120000929.6
號專利等提出了移動作動筒方案，其功能原理相近，能較好地適應較大范圍加載的情況，但其缺點為:(a)不能分別控制各個加載點所受載荷的方向；(b)若要滿足大范圍隨動加載的要求，則需要較大長度的液壓作動筒，適用性較差。
[0005]中國第201110430890.6號專利設計了一種基于伺服電機和鋼索的隨動加載系統(tǒng)，但該方案僅能控制載荷的大小和方向，不能控制載荷作用點，僅適用于單點簡單載荷的加載。該方案的圓柱式導桿強度和剛度低，導桿與滑塊為滑動摩擦且接觸面過短，難以承受較大的傾覆力矩，易造成卡滯故障。另外，該方案的導桿豎直放置，大范圍隨動加載情況下所需的導桿長度較長。由此，該方案難以適應飛機襟翼等承受復雜大載荷的大范圍隨動加載情況。
[0006]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實踐終于獲得了本創(chuàng)作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其包括承重墻，其特征在于，其還包括支撐構(gòu)件、載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元，其中，
[0009]襟翼安裝在機翼上，機翼在其翼根處安裝在承重墻上；
[0010]上述支撐構(gòu)件包括兩根立柱和橫梁，其支撐上述載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元；
[0011]上述載荷加載單元包括力矩電機、鋼索，上述力矩電機設置在上述支撐構(gòu)件上，對襟翼施加作用力，上述鋼索與力矩電機連接，將加載力傳導至上述載荷檢測與調(diào)整單元；
[0012]上述載荷檢測與調(diào)整單元，其包括角度傳感器、滑軌組件和滑車組件，上述角度傳感器設置在于襟翼相連接的扭力桿上，實時檢測襟翼的角度，并傳輸至一控制器中，上述控制器控制上述載荷檢測與調(diào)整單元動作；
[0013]上述滑車組件設置在滑軌組件上，并且滑車組件與上述鋼索連接，上述滑軌組件與上述支撐構(gòu)件連接。
[0014]進一步，上述滑軌組件包括一滑軌、兩個滑車、兩個伺服電機、兩根絲杠、兩個線位移傳感器，上述滑軌兩端分別安裝有一個伺服電機、一根絲杠和一個線位移傳感器；
[0015]上述伺服電機通過絲杠驅(qū)動滑車沿滑軌運動；
[0016]上述限位傳感器實時監(jiān)測滑車在滑軌上的位置。
[0017]進一步，上述滑車組件包括絲杠螺母、滑輪、滑車主體以及滾輪，上述滑車主體上端安裝有絲杠螺母，用于與絲杠連接；其下端安裝有滑輪，用于繞過上述鋼索；上述滑車主體兩側(cè)分別安裝有4個呈矩形布置的滾輪，各滾輪的內(nèi)側(cè)設置有凸緣。
[0018]進一步，上述滑軌由3個橫截面為“T”形的構(gòu)件組合而成，并形成兩個條形槽；兩個滑車分別安裝在滑軌的兩個條形槽內(nèi)。
[0019]進一步，上述鋼索的一端通過杠桿機構(gòu)與襟翼連接，鋼索與杠桿機構(gòu)之間安裝有拉力傳感器；
[0020]上述鋼索的另一端分別繞過滑車和滑輪，最終連接到絞盤上，上述絞盤由力矩電機驅(qū)動。
[0021]進一步，還包括一襟翼驅(qū)動電機，其安裝在上述承重墻上上，通過扭力桿驅(qū)動襟翼運動。
[0022]進一步，上述立柱和橫梁構(gòu)成“門”形支撐結(jié)構(gòu)，并分別由兩根槽鋼等型材焊接而成，橫梁上安裝有滑輪。
[0023]進一步，上述滑軌在其兩端分別通過兩個滑軌接頭呈傾斜方式安裝于上述支撐構(gòu)件上。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比較本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明在襟翼翼面上設置有多個加載點，一個加載點對應于一套加載系統(tǒng)。加載過程中，各加載點加載的載荷方向相同，通過控制各加載點載荷的大小來控制其合力的作用點。襟翼運動過程中，角度傳感器實時監(jiān)測襟翼位置，并將該位置信號傳遞給控制器，控制器據(jù)此調(diào)整載荷大小和方向。同時，拉力傳感器和線位移傳感器分別將監(jiān)控信號反饋給控制器，以實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
[0025]本發(fā)明中的滑軌以一定角度呈傾斜位置布置，同樣加載范圍情況下所需的滑軌和絲杠長度短，并由此產(chǎn)生如下兩個有益效果:(a)在此情況下，滑車所需的運動距離短、運動速度低，可采用功率較小的伺服電機；(b)能適應的隨動加載范圍較大，一般情況下允許翼面轉(zhuǎn)動90度以上，可滿足一般艙門、襟縫翼、起落架等飛行器典型機構(gòu)使用載荷的隨動加載。
[0026]另外，滑軌可由普通鋼板、槽鋼、工字梁等型材制成，加工成本低，且相對于普通圓柱形導桿承載能力強。滑車可承擔上下方向的載荷、橫向載荷以及傾覆力矩，適用性強。絲杠、電機、控制器等關(guān)鍵部件可采用貨架產(chǎn)品，系統(tǒng)搭建成本低。載荷方向和大小均由電機控制，不需要液壓源等復雜設備，試驗系統(tǒng)體積小，操作方便?？刂葡到y(tǒng)采用閉環(huán)控制，加載精度聞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)的立體圖；
[0028]圖2為本發(fā)明用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)的控制原理示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明襟翼機構(gòu)及其驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的滑軌-滑車機構(gòu)局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明的滑軌-滑車機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。
[0033]本發(fā)明在襟翼翼面上設置有多個加載點，一個加載點對應于一套加載系統(tǒng)。加載過程中，各加載點加載的載荷方向相同，通過控制各加載點載荷的大小來控制其合力的作用點。襟翼運動過程中，角度傳感器實時監(jiān)測襟翼位置，并將該位置信號傳遞給控制器，控制器據(jù)此調(diào)整載荷大小和方向。同時，拉力傳感器和線位移傳感器分別將監(jiān)控信號反饋給控制器，以實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
[0034]請參閱圖1-5所示，本發(fā)明用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其包括承重墻1，襟翼驅(qū)動電機2安裝在承重墻上I上，通過扭力桿4驅(qū)動襟翼5運動，扭力桿4上安裝有角度傳感器3，用于監(jiān)測襟翼5的位置還包括一襟翼驅(qū)動電機2，其安裝在承重墻上I上,通過扭力桿4驅(qū)動襟翼5運動。
[0035]還包括支撐構(gòu)件、載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元,支撐構(gòu)件包括兩根立柱13和橫梁14，其支撐載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元，立柱13和橫梁14構(gòu)成“門”形支撐結(jié)構(gòu)，并分別由兩根槽鋼等型材焊接而成，橫梁14上安裝有滑輪18。
[0036]載荷加載單元包括力矩電機19、鋼索17，力矩電機19設置在支撐構(gòu)件上，對襟翼施加作用力，鋼索17與力矩電機19連接，將加載力傳導至載荷檢測與調(diào)整單元；
[0037]載荷檢測與調(diào)整單元，其包括角度傳感器3、滑軌組件和滑車組件，角度傳感器3設置在于襟翼5相連接的扭力桿4上，實時檢測襟翼5的角度，并傳輸至一控制器中，控制器控制載荷檢測與調(diào)整單元動作；
[0038]滑車組件設置在滑軌組件上，并且滑車組件與鋼索17連接，滑軌組件與支撐構(gòu)件連接。
[0039]滑軌組件包括一滑軌9、兩個滑車、兩個伺服電機11、兩根絲杠12、兩個線位移傳感器16,滑軌9兩端分別安裝有一個伺服電機11、一根絲杠12和一個線位移傳感器16 ;滑軌9在其兩端分別通過兩個滑軌接頭10呈傾斜方式安裝于支撐構(gòu)件上。
[0040]伺服電機11通過絲杠12驅(qū)動滑車沿滑軌9運動；
[0041]限位傳感器16實時監(jiān)測滑車在滑軌9上的位置。
[0042]滑車組件包括絲杠螺母15、滑輪18、滑車主體21以及滾輪2，滑車主體21上端安裝有絲杠螺母15，用于與絲杠12連接；其下端安裝有滑輪18，用于繞過鋼索17 ;滑車主體21兩側(cè)分別安裝有4個呈矩形布置的滾輪22，各滾輪22的內(nèi)側(cè)設置有凸緣。
[0043]滑軌9由3個橫截面為“T”形的構(gòu)件組合而成，并形成兩個條形槽；兩個滑車分別安裝在滑軌9的兩個條形槽內(nèi)，由此，滑車可同時承擔上下方向的載荷、橫向載荷以及傾覆力矩。
[0044]鋼索17的一端通過杠桿機構(gòu)8與襟翼5連接，鋼索17與杠桿機構(gòu)8之間安裝有拉力傳感器7 ；
[0045]鋼索17的另一端分別繞過滑車和滑輪18，最終連接到絞盤20上，絞盤20由力矩電機19驅(qū)動。
[0046]襟翼載荷隨動加載系統(tǒng)控制原理為:事先擬合襟翼位置與各加載點載荷大小、方向的關(guān)系曲線；襟翼5運動過程中，角度傳感器3實時監(jiān)測襟翼5的位置，并將該位置信號傳遞給控制器；根據(jù)襟翼位置和試驗載荷譜，控制器通過力矩電機19實時調(diào)整各加載點載荷大小，通過伺服電機11、絲杠12、滑車及滑軌9實時調(diào)整載荷方向；同時，拉力傳感器7將載荷信號反饋給控制器，線位移傳感器16將滑車位置信號反饋給控制器，以實現(xiàn)加載系統(tǒng)的閉環(huán)控制，保證隨動加載的精度和實時性。上位監(jiān)控計算機提供了人機接口，用于對隨動加載系統(tǒng)進行監(jiān)控和控制。
[0047]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進行許多改變，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其包括承重墻(I)，其特征在于，其還包括支撐構(gòu)件、載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元，其中， 襟翼(5)安裝在機翼(6)上，機翼(6)在其翼根處安裝在承重墻(I)上； 所述支撐構(gòu)件包括兩根立柱(13)和橫梁(14)，其支撐所述載荷加載調(diào)整單元、載荷檢測與調(diào)整單元； 所述載荷加載單元包括力矩電機(19)、鋼索(17)，所述力矩電機(19)設置在所述支撐構(gòu)件上，對襟翼施加作用力，所述鋼索(17)與力矩電機(19)連接，將加載力傳導至所述載荷檢測與調(diào)整單元； 所述載荷檢測與調(diào)整單元，其包括角度傳感器(3)、滑軌組件和滑車組件，所述角度傳感器(3)設置在于襟翼(5)相連接的扭力桿(4)上，實時檢測襟翼(5)的角度，并傳輸至一控制器中，所述控制器控制所述載荷檢測與調(diào)整單元動作； 所述滑車組件設置在滑軌組件上，并且滑車組件與所述鋼索(17)連接，所述滑軌組件與所述支撐構(gòu)件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述滑軌組件包括一滑軌(9)、兩個滑車、兩個伺服電機(11)、兩根絲杠(12)、兩個線位移傳感器(16)，所 述滑軌(9)兩端分別安裝有一個伺服電機(11)、一根絲杠(12)和一個線位移傳感器(16)； 所述伺服電機(11)通過絲杠(12)驅(qū)動滑車沿滑軌(9)運動； 所述限位傳感器(16)實時監(jiān)測滑車在滑軌(9)上的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述滑車組件包括絲杠螺母(15)、滑輪(18)、滑車主體(21)以及滾輪(2)，所述滑車主體(21)上端安裝有絲杠螺母(15)，用于與絲杠(12)連接；其下端安裝有滑輪(18)，用于繞過所述鋼索(17);所述滑車主體(21)兩側(cè)分別安裝有4個呈矩形布置的滾輪(22)，各滾輪(22)的內(nèi)側(cè)設置有凸緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述滑軌(9)由3個橫截面為“T”形的構(gòu)件組合而成，并形成兩個條形槽；兩個滑車分別安裝在滑軌(9)的兩個條形槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述鋼索(17)的一端通過杠桿機構(gòu)(8)與襟翼(5)連接，鋼索(17)與杠桿機構(gòu)(8)之間安裝有拉力傳感器(7)； 所述鋼索(17)的另一端分別繞過滑車和滑輪(18)，最終連接到絞盤(20)上，所述絞盤(20)由力矩電機(19)驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其特征在于，還包括一襟翼驅(qū)動電機(2)，其安裝在所述承重墻上(I)上，通過扭力桿(4)驅(qū)動襟翼(5)運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述立柱(13)和橫梁(14)構(gòu)成“門”形支撐結(jié)構(gòu)，并分別由兩根槽鋼等型材焊接而成，橫梁(14)上安裝有滑輪(18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于飛機襟翼可靠性試驗的載荷隨動加載系統(tǒng)，其特征在于，所述滑 軌(9)在其兩端分別通過兩個滑軌接頭(10)呈傾斜方式安裝于所述支撐構(gòu)件上。
【文檔編號】G01N3/02GK104048874SQ201410283067
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】孫中超, 喻天翔, 李浩遠, 宋筆鋒, 崔衛(wèi)民 申請人:西北工業(yè)大學