拦阻钩动态疲劳试验装置及试验方法，属于一种试验装置及试验方法，特别涉及适用于舰载飞机着舰时拦阻钩受到冲击载荷后疲劳寿命预测的技术领域。它主要包括由台架（3），立柱（2），提升电机（1）及吊篮（4）构成试验台架系统；还包括由缓冲器（5），缓冲器地基（6）构成缓冲系统；由拦阻钩系统L，碰撞台P构成碰撞试验系统；由碰撞台P，轴套（11）和拦阻索（12）构成撞索试验系统；由支撑台架（17），作动筒（18），杠杆（19），延长杆（20）构成动态加载系统。本发明专利技术实现对着舰过程中拦阻钩撞击甲板、撞索冲击、拦阻力动态加载等受载情况的模拟，进行多次重复试验，预测拦阻钩的疲劳寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种试验装置及试验方法，特别涉及适用于舰载飞机着舰时拦阻钩受到冲击载荷后疲劳寿命预测的
技术背景拦阻钩是舰载飞机较之陆基飞机的一个显著区别，其主要作用是在飞机顺利进场后钩住航母拦阻索，将拦阻力传递到机身上，强制飞机减速。通常，舰载飞机着舰时拦阻钩最先与甲板碰撞，并在拦阻钩纵向阻尼器作用下发生有限高度的弹跳，同时，在飞机牵连运动下，钩头与稍高出甲板表面悬空横置的拦阻索啮合，拦阻索系统和拦阻机开始工作，将飞机在有限的距离内拦停。拦阻钩作为连接飞机与舰面拦阻索的唯一部件，其疲劳寿命问题直接决定了飞机的安全性。拦阻钩在舰载飞机着舰过程中要承受数倍于飞机质量的载荷，并受着舰时的各种复杂随机因素影响，受载形式复杂多变，这就导致拦阻钩寿命短，危害大，且其疲劳寿命问题机理复杂，想要预测拦阻钩的疲劳寿命非常困难。国外在拦阻钩载荷方面的研究已有几十年的历史，已很成熟。如美国在舰载飞机舰载适配性飞行试验中，进行了大量的拦阻钩载荷实测，形成了规范；美国海军对拦阻钩的腐蚀疲劳进行了试验研究，但是该试验是对拦阻钩进行静力加载，并未考虑动态载荷对拦阻钩疲劳的影响。而我国的舰载飞机正处于发展初期，还没进行条件进行大量的舰上实测试验，陆基飞行试验也存在危险性高、难度大、费用昂贵等问题。为了预测拦阻钩在多种复杂多变载荷下的疲劳寿命，真实地模拟舰载飞机着舰过程中拦阻钩的受载情况，设计了一套拦阻钩动态疲劳试验装置，该试验装置可以连续依次进行甲板撞击、撞索冲击、拦阻力动态加载试验，模拟一次完整的着舰过程，试验效果和实际情况接近。这样就可以在没有舰上试验和陆基试验的情况下预测拦阻钩的疲劳寿命，解决了危险性高、难度大、费用昂贵的问题。近年来我国进行了少量的陆基飞行试验以获得拦阻钩拦阻时的动态响应，但这些试验都是针对某一特定机型及其对应的拦阻钩，数据十分有限。该试验装置实现最大限度地模拟舰载飞机着舰时拦阻钩的受载情况，满足不同舰载飞机以及不同拦阻钩的试验要求，在已公开的文献中还没有出现过类似的试验装置。
技术实现思路
本专利技术的目的:针对舰载飞机，舰上试验和陆基试验难度大的情况下，设计了一套拦阻钩动态疲劳试验装置，有效地解决了舰载飞机着舰过程中拦阻钩疲劳寿命难以预测的问题。本专利技术的技术方案包括:试验装置由试验台架系统、拦阻钩系统、缓冲系统、碰撞台、撞索试验系统、动态加载系统组成，试验台架系统包括台架、安装于台架的两根立柱、安装于台架上部的提升电机、通过钢索安装于提升电机下端的吊篮，吊篮通过轴承与所述两根立柱相连，使其可以沿立柱竖直上下滑动；拦阻钩系统包括Y型拦阻钩，Y型拦阻钩具有两根钩臂；还包括固定于所述吊篮侧面的一对夹具，每个夹具内均安装有一个水平转轴、一个阻尼器；水平转轴上具有第一耳片和第二耳片；阻尼器沿吊篮侧面竖直安装于夹具内，其一端与所述第一耳片相连，另一端端与夹具相连；Y型拦阻钩的钩臂与第一耳片相连，另一端为自由端；Y型拦阻钩的钩臂构成的平面与水平面具有一定的夹角，该角度大小与所模拟的舰载飞机着舰时拦阻钩的甲板角相对应；将Y型拦阻钩的钩臂的对称线在水平面的投影作为参考线；阻尼器与水平转轴以及参考线均垂直；缓冲系统位于吊篮正下方，由缓冲器地基和一对缓冲器组成；碰撞台由碰撞盘地基、通过安装架安装于碰撞盘地基上的碰撞盘、碰撞盘驱动电机组成，碰撞盘与水平面平行，通过一个竖直的轴与安装架相连，其安装位置使得拦阻钩钩头与碰撞盘的碰撞点位于碰撞盘的边缘，且该点的线速度方向沿所述参考线的方向；撞索试验系统包括安装于上述碰撞台的轴上的轴套及连接于轴套上的两根水平拦阻索，拦阻索对称地位于轴套两侧，拦阻索的长度长于旋转盘的半径；动态加载系统由支撑台架、作动筒、杠杆、延长杆组成，作动筒斜立在支撑台架上，杠杆安装在支撑台架上，杠杆的第一端与作动筒相连，杠杆的第二端与延长杆的第一端相连；进行动态加载试验时延长杆处于水平状态且其第二端与拦阻钩相连；碰撞台位于试验台架系统和动态加载系统之间，拦阻钩处于水平状态与延长杆相连时高于撞索试验系统，撞索试验系统上的拦阻索全伸长时不与试验台架系统和动态加载系统干涉。试验方法包括以下过程: 模拟拦阻钩撞击甲板试验:将安装有拦阻钩系统的吊篮提升到预定高度，吊篮在重力作用下沿立柱自由下滑，使拦阻钩钩头与碰撞盘接触来模拟舰载飞机着舰时拦阻钩与甲板的碰撞过程；吊篮在提升电机的作用下可以垂直向上运动；通过调整吊篮自由下滑前的投放高度，使得吊篮的下落速度在碰撞时刻达到舰载飞机的下沉速度；调整拦阻钩与碰撞盘的位置，使拦阻钩钩头与碰撞盘的接触点距碰撞盘轴线的距离达到预定值，且钩头先撞击碰撞盘，紧接着吊篮再撞击缓冲器，这和舰载飞机着舰时的情况一致；通过驱动电机带动碰撞盘高速旋转，设定碰撞盘的转速，使得拦阻钩钩头与碰撞盘的碰撞点处的线速度达到舰载飞机着舰时的航向速度；拦阻钩与碰撞盘碰撞后会反弹，与拦阻钩安装于同一水平转轴上的阻尼器会抑制其反弹；缓冲器用于模拟舰载飞机着舰时起落架的缓冲作用，调整缓冲器的参数使得其缓冲效果和舰载飞机着舰时主起落架的缓冲效果一致； 撞索冲击试验:通过轴的高速旋转带动拦阻索转动来模拟拦阻钩撞索时的冲击速度；从高处放下吊篮使拦阻钩与高速旋转的拦阻索发生冲击，钩-索冲击点在碰撞盘上的投影与钩-盘碰撞点重合，因此钩-盘碰撞试验与钩-索冲击试验时轴的转速是一样的； 拦阻力动态加载试验:将拦阻钩拉平挂在延长杆上，由作动筒进行动态加载，通过杠杆和延长杆将动态载荷传到拦阻钩上。本专利技术的有益效果: (a)实现在实验室中模拟拦阻钩撞击甲板的试验、撞索冲击试验和拦阻力动态加载试验，解决了舰载飞机着舰过程中拦阻钩受载情况难以模拟的问题； (b)该试验装置实现短时间内依次模拟拦阻钩撞击甲板、撞索冲击和拦阻力动态加载三种动态过程，最大限度地模拟实际着舰过程的拦阻钩的受载情况，进行多次重复试验，预测拦阻钩的疲劳寿命； (c)该试验装置适用于不同着舰速度的舰载飞机，同时也适用于不同形式的拦阻钩。【附图说明】附图1拦阻钩动态疲劳试验装置的结构示意图； 附图2拦阻钩动态疲劳试验装置的正视图； 附图3拦阻钩系统及缓冲系统的结构示意图； 附图4拦阻钩系统及缓冲系统的左视图； 附图5碰撞台的结构示意图； 附图6撞索试验系统的结构示意图； 附图7动态加载系统的结构示意图； 附图8动态加载系统的俯视图； 附图9拦阻钩与碰撞盘撞击瞬间的左视图； 附图10拦阻钩撞索试验时整个试验装置的左视图； 附图11拦阻钩动态加载时整个试验装置的左视图。图中标号名称:1、提升电机，2、立柱，3、台架，4、吊篮，5、缓冲器，6、缓冲器地基，7、碰撞盘，8、轴，9、安装架，10、碰撞盘地基，11、轴套，12、拦阻索，13、阻尼器，14、转轴，15、夹具，16、拦阻钩，17、支撑台架，18、作动筒，19、杠杆，20、延长杆，L、拦阻钩系统，P、碰撞台。【具体实施方式】: 拦阻钩动态疲劳试验装置的结构如附图1-8所示。这里将说明该试验当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
拦阻钩动态疲劳试验装置，其特征在于：由试验台架系统、拦阻钩系统（L）、缓冲系统、碰撞台（P）、撞索试验系统、动态加载系统组成；其中试验台架系统包括台架（3）、安装于台架的两根立柱（2）、安装于台架（3）上部的提升电机（1）、通过钢索安装于提升电机（1）下端的吊篮（4）,吊篮（4）通过轴承与所述两根立柱（2）相连，使吊篮（4）可以沿立柱（2）竖直上下滑动；其中拦阻钩系统（L）包括Y型拦阻钩（16），Y型拦阻钩（16）具有两根钩臂；还包括固定于所述吊篮（4）侧面的一对夹具（15），每个夹具内均安装有一个水平转轴（14）、一个阻尼器（13）；水平转轴（14）上具有第一耳片和第二耳片；阻尼器（13）沿吊篮（4）侧面竖直安装于夹具（15）内，其一端与所述第一耳片相连，另一端端与夹具（15）相连；Y型拦阻钩（16）的钩臂与第一耳片相连，另一端为自由端；Y型拦阻钩（16）的钩臂构成的平面与水平面具有一定的夹角，该角度大小与所模拟的舰载飞机着舰时拦阻钩的甲板角相对应；将Y型拦阻钩（16）的钩臂的对称线在水平面的投影作为参考线；阻尼器（13）与水平转轴（14）以及参考线均垂直；其中缓冲系统位于吊篮（4）正下方，由缓冲器地基（6）和一对缓冲器（5）组成；其中碰撞台（P）由碰撞盘地基（10）、通过安装架（9）安装于碰撞盘地基（10）上的碰撞盘（7）、碰撞盘驱动电机组成；碰撞盘（7）与水平面平行，通过一个竖直的轴（8）与安装架相连，其安装位置使得拦阻钩（16）钩头与碰撞盘（7）的碰撞点位于碰撞盘（7）的边缘，且该点的线速度方向沿所述参考线的方向；其中撞索试验系统包括安装于上述碰撞台（P）的轴（8）上的轴套（11）及连接于轴套（11）上的两根水平拦阻索（12），拦阻索（12）对称地位于轴套（11）两侧，拦阻索（12）的长度长于旋转盘（7）的半径；其中动态加载系统由支撑台架（17），作动筒（18），杠杆（19），延长杆（20）组成；作动筒（18）斜立在支撑台架（17）上，杠杆（19）安装在支撑台架（17）上，杠杆的第一端与作动筒（18）相连，杠杆的第二端与延长杆（20）的第一端相连；进行动态加载试验时延长杆（20）处于水平状态且其第二端与拦阻钩（16）相连；碰撞台（P）位于试验台架系统和动态加载系统之间，拦阻钩（16）处于水平状态与延长杆（20）相连时高于撞索试验系统，撞索试验系统上的拦阻索（12）全伸长时不与试验台架系统和动态加载系统干涉。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏小辉，彭一明，聂宏，张明，甘盛勇，徐锦锦，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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