基于垂向自平衡加载的飞机前起落架静强度试验设计.pdf

基于垂向自平衡加载的飞机前起落架静强度试验设计梁青祥龙胡波涛王 喆(中国飞机强度研究所陕西 西安)摘 要:采用倒装工装假轮加载的试验方法对某型飞机前起落架进行了静强度试验设计针对垂向载荷力线因试验件在加载过程中产生形变而发生垂直度改变的问题提出了一种垂向自平衡的载荷施加方法并进行了试验验证试验结果表明该试验设计方法满足某型飞机前起落架的静强度试验要求通过自平衡的垂向加载方法实现了垂向载荷力线在试验过程中始终保持垂向的试验目的关键词:前起落架静强度试验假轮垂向自平衡中图分类号:.文献标志码:./.():.:收稿日期 作者简介 梁青祥龙()男壮族中国飞机强度研究所工程师上海交通大学硕士主要从事飞机结构强度验证研究 引 言前起落架是飞机的重要承力部件对飞机着陆接地时的缓冲吸能、刹车减速、在地面支撑以及操纵飞机起着关键作用其主要由轮胎、缓冲支柱、转向装置、收放装置等构成因此在飞机前起落架的研制过程中静强度试验是必不可少的这是确定其能否装机和飞机能否首飞的重要前提前起落架静强度试验要求试验件的支持状态、载荷状态要尽可能地模拟装机受载的真实状态同时也要尽可能地降低试验成本、缩短试验周期最大程度地提高试验安装和操纵的便捷性 在飞机使用过程中起落架是飞机起飞、着陆、滑跑和地面移动所必需的支持系统其受力都是源自机轮传递的 在静强度试验中为模拟前起落架的真实受载情况需要单独设计一套假轮机构试验载荷通过假轮机构传递至试验件上达到试验目的本文针对某型飞机前起落架静强度试验设计了一套假轮机构通过对假轮施加载荷来模拟前起落架的真实受力情况 由于前起落架试验件部件、零件数量多结构复杂在空间条件受限的情况下特别是对于垂向载荷的施加常发生试验件结构与试验加载设备干涉的现象 同时试验件在加载过程中常常会产生不同方向上的形变这就要求垂向载荷施加能在加载过程中自主调节加载方向使得加载方向始终保持垂直 针对以上问题设计了一套垂向自平衡加载系统在有限的空间里将垂向载荷转换成水平方向的载荷进行施加并在试验件加载形变的过程中保持加载方向的垂直从而达到了等效的试验目的 试验设计为方便试验安装及加载采用试验件倒装安装的形式即机轮朝上如图 所示 前起落架试验件倒立安装在试验支持平台上并通过两个外筒支持接头和两个折撑杆支持接头对起落架进行约束试验件的安装姿态及约束条件模拟装机状态 同时设置了收放作动筒的安装支座可实现收放作动筒在试验中进行充压图 前起落架安装结构图对于试验加载除了牵引载荷作用在试验件牵引点上其他载荷全部作用在假轮上 前起落架静强度试验的加载设置主要由接地点侧向加载、航向加载、垂向加载和牵引点加载 个部分构成(如图 所示)不同加载点的组合能够满足各种工况的需求单个加载点主要包括加载接头、测力传感器和液压作动筒通过测力传感反馈给控制系统的信号可以跟踪加载接.工程与试验 .图 试验加载及假轮结构头的力信号并对液压作动筒进行精准控制 试验采用 或 协调加载控制系统进行试验加载控制该控制系统准确度线性度 系统可根据试验要求设置超差、超限、掉电等故障的报警 报警界限及报警后处理对策可根据要求设定并能在报警后按试验要求保存报警前后的程序、反馈、误差等数据 垂向自平衡加载针对收放作动筒的干涉及假轮距支持底座之间的空间限制为满足垂向载荷方向始终保持垂直设计了一套可沿航向移动的随动垂向加载夹具 静强度试验中的垂向载荷通过杠杆施加具体形式为一端带有一段平面、另一端带有一定坡度的杠杆 带有坡度的杠杆一端通过调心滚子轴承松紧螺套滑轨机构直接与支持底座相连另一端通过调心滚子轴承滚子链、链轮导向与作动筒相连具体形式见图 图 垂向自平衡加载系统在加载过程中由于试验件产生垂向变形杠杆会发生垂向位移则带有坡度的杠杆一端的调心滚子轴承会在杠杆上沿航向滚动带动松紧螺套机构在滑轨上沿航向移动并始终保持松紧螺套垂直 由于杠杆两端受力都为垂向受力从而保证了连接假轮的杠杆中心力线保持垂直 试验验证 加载可靠性为验证前起落架静强度试验设计的可行性和有效性对某型前起落架试验件进行了试验验证现场试验设备的连接框图如图 所示试验现场见图 试验系统主要包括试验件、加载控制系统、加载执行设备和数据采集系统 控制系统根据测力传感器的反馈信号通过电液伺服阀对加载执行设备(液压作动筒)进行控制并由 触发信号对数据进行采集 数据采集包括应变和位移采集通过观察试验件的应变和位移数据来判断试验加载图 试验设备连接框图图 试验现场过程中的稳定性和试验结果的有效性数据采集系统采用 所研制的 数据采集系统该系统准确度线性度 数据采集系统在试验过程中可任意选定 采集通道进行实时数据显示试验结束后试验所用采集通道的测量结果可保存输出部分应变、位移测量结果如图 所示 从试验测量曲线可以看出试验件应变测量点和位移的线性度十分良好试验平台满足试验平稳加载的要求图 应变、位移曲线 垂向加载垂直度在加载过程中采用水平标尺测量垂向测力传感器的角度分别在试验加载至、和 试验载荷时各测一次通过测量测力传感器的角度可以观察垂向加载力线的垂.梁青祥龙等:基于垂向自平衡加载的飞机前起落架静强度试验设计直度变化如表 所示 从试验结果来看随着加载级的增加试验载荷增大垂向加载力线变化在 以内满足试验加载要求表 垂向测力传感器角度加载级工况 垂向加载力线角度工况 垂向加载力线角度 结束语本文针对某型飞机前起落架静强度试验采用倒装工装假轮加载和垂向自平衡加载进行试验设计 试验结果表明试验设计方法满足某型飞机前起落架的静强度试验要求实现了垂向载荷力线在试验过程中始终保持垂向的试验目的参考文献马广文.交通大辞典.上海交通大学出版社.郦正能.飞行器结构学.北京航空航天大学出版社.王凤山.飞机结构强度试验使用指南.西安:中国飞机强度研究所.崔德刚.结构稳定性设计手册.北京:航空工业出版社.().(上接第 页)图 空化长度随压力比变化构的文丘里管在喉部位置产生的空化体积分数大于无空腔结构且随着流动进入扩散区域初始阶段仍是有空腔结构的文丘里管具有较高的空化体积分数 随着流动继续发展无空腔结构具有较高的空化体积分数图 不同截面位置处的平均体积分数结合空化体积分数及压力分布及速度分布分析可以发现空腔结构有利于切碎原有的附着空化在局部形成密度高、体积小的空化气泡尽管在空化气泡长度上有所不同但是其局部空化效应得到了增强是有益于局部空化的 结 论在文丘里管喉部位置添加空腔结构文丘里管内空腔流场发生变化 对比有无空腔结构的文丘里管流动分析其流场特性获得以下结论:()空腔结构的添加降低了文丘里管喉部的平均速度提高了喉部的平均压力()文丘里管内空腔流动与喉部收缩流动相互作用将文丘里管内原有的附着空化气泡断裂为多个高密度的小空化气泡形成局部强烈空化()空腔结构对于文丘里管流动在压力比较低的时候有利于空化的产生随着压力比的增加逐渐不利于空化的产生通过本文的计算分析发现在文丘里管喉部添加空腔结构整体提高了空化数在喉部位置空化强烈在扩散区域空化强度减弱 根据本文的计算结果可将改型文丘里管结构应用于水力空化领域为工程应用提供了一定的理论基础参考文献程怀玉季斌龙新平等.空化对叶顶间隙泄漏涡演变特性及特征参数影响的大涡模拟研究.力学学报():.张伟俞龙.水力空化在水处理中发展现状及前景.湖南城市学院学报(自然科学版)():.周俊杰宋煜晨王德忠等.文丘里管空化限流现象数值模拟和实验研究.核动力工程():.申屠云奇宋煜晨尹俊连等.扩散角对文丘里管内湍流影响的试验研究.核动力工程():.汪玉明王志凯江立军等.文氏管出口张角对旋流杯流动不稳定性的影响.推进技术():.宋煜晨尹俊连王德忠.瞬变流中气泡动力过程研究.工程热物理学报():.王方窦力魏观溢等.基于 模型的凹腔支板火焰稳定器模拟.工程热物理学报():.王静王卫强王国付等.三角肋条大涡模拟与减阻机理研究.工程热物理学报():.:.:./.():.工程与试验 .