一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法技术

本发明专利技术提供了一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法，首先对旋转作动器进行受力分析，选取应力大小满足条件的部位并对其结构空间和走线通道进行综合分析，进而确定电桥的安装位置，所述电桥包括多个应变片；然后根据旋转作动器的受力形式确定所述电桥的组桥方式，并安装所述电桥；再根据飞行器舵面在飞行时受到的气动载荷分布，在飞行器舵面上选取载荷施加点，进行地面试验并对载荷施加点施加载荷，同时记录载荷大小和电桥数据，通过计算得到舵面载荷与电桥数据之间的反变换矩阵；最后记录飞行器舵面在飞行时的电桥数据，将所述反变换矩阵与所述的飞行时的电桥数据进行矩阵运算，得到飞行器在飞行时的铰链力矩。

【技术实现步骤摘要】
一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法
本专利技术涉及飞行器力矩计算
，特别涉及一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法。
技术介绍
舵面铰链力矩是飞机气动、强度和飞行操纵系统设计等关键因素，由于飞行过程中舵面活动区域流场的复杂多变性，通过飞行试验实测是获取高精度铰链力矩数据的可靠方法，也是检验设计载荷的合理性、发现新载荷设计工况的重要途径，对完善飞机设计具有非常重要的工程意义。早期飞行器的活动舵面都是通过液压作动筒进行驱动，由于液压作动筒的结构形式属于简单的二力杆结构，传力路径单一，因此在飞行试验中通过在液压作动筒上粘贴拉压测试电桥，可以测得液压作动筒的输出力，从而推导出活动舵面的铰链力矩。随着最新型飞行器的设计研制，采用新型的旋转作动器驱动活动舵面已经逐步取代了传统的液压作动筒驱动方式，这种旋转作动器具有设计空间小、重量轻等特点，但是由于这种旋转驱动器采用复杂的齿轮传动原理，且采用分段驱动的方式，结构受力形式复杂，不能按照传统的液压作动筒的测试方式测试输出力，需要研究一种针对旋转作动器这种复杂结构形式的铰链力矩测试方法。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法，包括以下步骤：步骤一，对旋转作动器进行受力分析，选取应力大小满足条件的部位并对其结构空间和走线通道进行综合分析，进而确定电桥的安装位置，所述电桥包括多个应变片，即通过应变片受力而改变阻值的特性获得应变片的受力大小，从而获得施加载荷的计算值；步骤二，根据旋转作动器的受力形式确定所述电桥的组桥方式，并安装所述电桥，受力形式包括受推力、受拉力和受扭力等，根据不同的受力形式确定电桥组桥方式；步骤三，根据飞行器舵面在飞行时受到的气动载荷分布，在飞行器舵面上选取载荷施加点，进行地面试验并对载荷施加点施加载荷，同时记录载荷大小和电桥数据，通过计算得到舵面载荷与电桥数据之间的反变换矩阵，反变换矩阵用于表征试验记录的载荷大小与试验测得的电桥数据之间的关系；步骤四，记录飞行器舵面在飞行时的电桥数据，将所述反变换矩阵与所述的飞行时的电桥数据进行矩阵运算，得到飞行器在飞行时的铰链力矩。优选的，通过多元反校准法对步骤三中记录的数据进行回归分析，将通过电桥数据计算出的载荷大小与记录的载荷大小进行比较，检验电桥数据是否准确；相当于对地面试验时记录的数据进行检验，查看记录的数据和通过回归分析计算的数据是否一致，误差是否在允许范围内。优选的，所述电桥安装在旋转作动器的驱动装置的耳片上，驱动装置包括至少两对耳片，每对耳片均包括上耳片和下耳片，其中两对耳片的上耳片顶部和下耳片底部均设有应变片；相当于驱动装置上共设有四个应变片。优选的，驱动装置包括四对耳片，每对耳片的上耳片顶部和下耳片底部均设有应变片，其中两对耳片的应变片用于备用；相当于驱动装置上共设有八个应变片，其中四个是备用的应变片。优选的，旋转作动器采用分段驱动的方式驱动舵面，旋转作动器的每个分段均设有一个驱动装置。优选的，所述电桥为弯矩电桥；弯矩电桥为领域内公知的组桥方式，其为四个串联的应变片组成的四边形电路，四边形的两个对角线上均接有电压相同的电源。优选的，所述载荷施加点的数量为四个，用于更好的模拟飞行器在飞行过程中实际受到的气动载荷。本专利技术提供了一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法，在旋转作动器上粘贴应变电桥测试飞行中的应变电桥信号，通过地面标定试验获取应变电桥信号与活动舵面铰链力矩的关系，从而得到飞行中活动舵面铰链力矩实测数据，测试精度可靠，可用于测试新型飞行器活动舵面铰链力矩，为飞机设计提供设计依据。附图说明图1是旋转作动器的驱动装置的俯视示意图；图2是旋转作动器的驱动装置的侧视示意图；图3是弯矩电桥的组桥示意图；图4是前缘襟翼载荷施加点的位置示意图。附图标记：驱动装置1，上耳片2，下耳片3，应变片4。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步详细的描述。具体实施例：本专利技术提供了一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法，包括以下步骤：步骤一，对旋转作动器进行受力分析，选取应力大小满足条件的部位并对其结构空间和走线通道进行综合分析，进而确定电桥的安装位置，所述电桥由多个应变片4组成，通过应变片4受力而改变阻值的特性获得应变片4的受力大小，从而获得施加载荷的计算值；如图1和图2所示，电桥安装在旋转作动器的驱动装置1的耳片上，旋转作动器采用分段驱动的方式驱动舵面，旋转作动器的每个分段均设有一个驱动装置1，驱动装置1包括四对耳片，每对耳片均包括上耳片2和下耳片3，每对耳片的上耳片2顶部和下耳片3底部均设有应变片4，其中两对耳片的应变片4用于测量受力大小，另两对耳片的应变片4用于在测量受力大小的应变片4损坏时代替损坏件继续测量。步骤二，根据旋转作动器的受力形式确定所述电桥的组桥方式，受力形式包括受推力、受拉力和受扭力等，根据不同的受力形式确定电桥组桥方式，此处旋转作动器受力为扭力，因此组桥方式采用弯矩电桥，然后安装所述电桥，如图3所示，弯矩电桥是由四个串联的应变片4组成的四边形电路，应变片4即为电阻，四边形的两个对角线上均接有电压相同的电源，每个驱动装置1上设置一个弯矩电桥，用于测量受力大小的两对耳片的应变片4中，电阻R1和电阻R2处于驱动装置1的同一侧，即R1和R2均处于上耳片2上，或者均处于下耳片3上。步骤三，根据飞行器舵面在飞行时受到的气动载荷分布，在飞行器舵面上选取四个载荷施加点，通过单点加载和多点加载相结合的方式实施地面试验，并对载荷施加点施加载荷，同时记录载荷大小和电桥数据，具体的，选取前缘襟翼作为舵面进行试验，前缘襟翼载荷施加如表1所示，表1前缘襟翼载荷施加记录表前缘襟翼地面标定试验包括0°和20°两种偏转角度，每种偏转角度施加两种载荷情况。单点加载时，0°和20°时每种偏角5种载荷工况，2种偏角共计10种试验情况，左、右前缘襟翼在对称位置同时加载；多点加载时，0°和20°时每种偏角1种载荷工况，共计2种试验情况，左、右前缘襟翼在对称位置同时加载，地面试验中详细记录施加载荷和电桥数据；通过多元反校准法对步骤三中记录的数据进行回归分析，将通过电桥数据计算出的载荷大小与记录的载荷大小进行比较，检验电桥数据是否准确，以其中三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对旋转作动器进行受力分析，选取应力大小满足条件的部位并对其结构空间和走线通道进行综合分析，进而确定电桥的安装位置，所述电桥包括多个应变片(4)；步骤二，根据旋转作动器的受力形式确定所述电桥的组桥方式，并安装所述电桥；步骤三，根据飞行器舵面在飞行时受到的气动载荷分布，在飞行器舵面上选取载荷施加点，进行地面试验并对载荷施加点施加载荷，同时记录载荷大小和电桥数据，通过计算得到舵面载荷与电桥数据之间的反变换矩阵；步骤四，记录飞行器舵面在飞行时的电桥数据，将所述反变换矩阵与所述的飞行时的电桥数据进行矩阵运算，得到飞行器在飞行时的铰链力矩。

【技术特征摘要】
2016.11.30 CN 20161107574981.一种计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对旋转作动器进行受力分析，选取应力大小满足条件的部位并对其结构空间和走线通道进行综合分析，进而确定电桥的安装位置，所述电桥包括多个应变片(4)；步骤二，根据旋转作动器的受力形式确定所述电桥的组桥方式，并安装所述电桥；步骤三，根据飞行器舵面在飞行时受到的气动载荷分布，在飞行器舵面上选取载荷施加点，进行地面试验并对载荷施加点施加载荷，同时记录载荷大小和电桥数据，通过计算得到舵面载荷与电桥数据之间的反变换矩阵；步骤四，记录飞行器舵面在飞行时的电桥数据，将所述反变换矩阵与所述的飞行时的电桥数据进行矩阵运算，得到飞行器在飞行时的铰链力矩。2.根据权利要求1所述的计算飞行器舵面旋转作动器铰链力矩的方法，其特征在于，通过多元反校准法对步骤三中记录的数据进行回归分析，将通过电桥数据计算出的载荷大小与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张音旋，陈亮，曹明哲，卜英格，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21