【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种飞行器起落架减摆器可靠性试验领域，具体地说是起落架旋板式减摆器扭转试验装置。
技术介绍
1、起落架是飞机安全起飞、着陆、滑跑、地面机动和停放所必须的支撑系统，其主要作用于支撑机体、传递地面载荷，吸收着陆能量，并控制着陆过载；实现飞机停机、滑行、滑跑、转弯、刹车等地面机动；是飞机的重要部件之一，其性能好坏及可靠性直接影响飞机的使用和安全。起落架摆振是飞机地面运动过程中常见现象，对飞机的安全性、经济性与操纵性等具有很大的危害。摆振是一个复杂的结构动力学问题，它和飞机的使用安全密切相关。比如，当飞机发生摆振时，起初表现为起落架系统的振动，随着振幅的增大，最终可能引起机身的剧烈抖动，轻者使飞行员感觉不适，仪表指针振动，影响其正常操纵；重者可导致机身部件、起落架结构、轮胎的破坏及飞机偏离跑道等灾难性后果。摆振在飞机故障中占很大的比例,目前国内对摆振的研究还不成熟,且大多采用实验的方法,耗时耗力。根据美国有关部门统计，近二十年来起落架摆振事故成骤然上升趋势。如：美国的f-15、波音737-500等在研制和使用过程中，均出现过摆振现象。飞机起落架摆振实际上是由起落架支柱侧向振动与机轮围绕支柱轴线扭转振动相互耦合所引起的一种复杂的自激振动。这种振动的数学本质就是地面作用在起落架系统的外力是受系统本身的运动参数所控制，即是系统运动参数(这里主要指轮胎变形参数)的函数。按照摆振的发生的机理不同，摆振分为以机轮摆动为主的“轮胎型”摆振、起落架结构振动为主的“结构型”摆振以及以系统间隙为主导的“间隙型”摆振。根据国内外有关学者统计，飞
2、现代飞机大多起落架系统主要由装于起落架最下端的机轮、安装于机轮上的刹车或者自动刹车装置、将机轮和减震器的缓冲支柱、分别连接缓冲支柱和机体的撑杆锁定机构等组成。
3、大型飞机设置有前轮转弯机构，有的飞机没有前轮转弯机构。为了利于飞机在地面转弯以及保持和修正飞机滑跑方向，前起落架的前轮可以自由地绕其支柱轴线偏转，保持前轮自由偏转，防止前轮产生摆振，通常会在起落架缓冲支柱上安装有功能融于其中的液压减摆器。减摆器一般铰接在起落架缓冲支柱的内筒、外筒，能够产生阻尼作用，消耗摆振能量，并能消除飞机高速滑行中的前轮摆震。当前轮发生摆振时，会迫使油液流过节流小孔，产生热耗作用，以消耗摆振能量，起落架减摆器是飞机上为了防止前轮摆振而设置的阻尼结构，带有阻尼孔的结构称为旋板，外围刚筒称为减摆器外筒。减摆器不限制前轮的转动，只是减小摆动速度，吸收摆动产生的冲击能量，阻止摆振的出现。由于飞机前轮可以自由回转，缓冲支柱与轮胎存在一定的弹性，且支柱以及机身前段存在各种变形，使当飞机滑跑速度超过某一临界速度时，会出现前轮左右剧烈偏摆的自激振动：摆振；当前轮受到某种扰动而偏转一个角度后，机轮就离开滑行方向产生侧向偏转，支柱变形，轮轴随之倾斜；支柱的弹性恢复力使机轮偏向原来的运动方向，同时机轮向反方向偏转。此后机轮的运动路线是一条s形的轨迹，形成周期性的摆振。飞机在直线滑跑中，如果由于跑道不平或操纵上的原因，使前轮偶尔受到一个外力或外力矩，它会向一方偏转一个角度，前轮便可能围绕着飞机运动的轴线不停地摆动。前轮摆振可使轮胎撕裂，折断支柱，造成严重事故。摆振会引起轮胎撕裂，支柱折断，酿成研制事故。
4、自由偏转的前轮，在飞机起飞着陆滑跑过程中，可能产生左右摆动，这种摆动在滑跑速度较大时可能愈来愈激烈，摆动幅度愈来愈大，出现“摆振”。前轮出现摆振后，会引起飞机振动，仪表板等剧烈抖动，严重时，则会使前轮爆破和前起落架某些构件遭到破坏。因此安装在前起落架支柱上的减摆器性能好坏对飞机的起飞和着陆有较大影响，需要有相应的试验台对减摆器性能进行测试。为保障生产的旋板式减摆器的性能，在出厂前需利用专用试验装置模拟旋板式减摆器的实际工作状态，开展旋板式减摆器的启动力矩检测、阻尼性能试验、高频疲劳试验、密封性能试验以及磨合试验，考核旋板式减摆器的性能与可靠性。
5、减摆器有活塞式和旋板式两种，其中，旋板式减摆器是由壳体、定子、转子、减摆活塞、动装置等组成的。壳体内的油腔被定子的隔板和转子的旋板分隔成4个工作腔，其中对角的2个工作腔通过油路互相沟通，并经减摆活门相通。转子通过传动装置与前轮相连，减摆活门为带节流孔的单向活门。从旋板式减摆器的构造和工作原理可以看出，衡量旋板式减摆器的好坏和功能强弱应从三个方面衡量：
6、(1)磨合性能试验模拟前轮摆振时的摆角，按一定频率使转子在壳体内往返运动，试验中没有颤动、爬行及漏油现象为合格；
7、(2)摩擦力矩试验检查减摆器从静止到开始运动时的摩擦力矩。转子处于中立位置，向左、右极限两个方各转动，其力矩的最大值不应大于规定值为合格；
8、(3)液压阻尼特性试验模拟前轮摆振时的摆角，按不同频率使转子在壳体内往返运动，测量减摆器产生的阻尼矩。
9、试验台要进行磨合性能试验、摩擦力矩试验和液压阻尼特性试验，试验台要有三项功能：一是模拟前轮摆振，且摆振具有不同的频率和角度；二是具有控制和测量功能，能测量摆振的频率、角度和减摆器产生的阻尼力矩等；三是具有操纵显示功能。现有技术的试验台总体结构通常采用液压模拟部分、控制和测量部分和操纵显示台体三大部分；前轮摆振模拟一般通过液压管路控制动作筒往返运动来实现；操纵显示部分用手动或自动选择测量方式，试验的类型主要包括磨合性能试验、摩擦力矩试验和液压阻尼特性试验，显示测量的角度、速度、力矩及液压阻尼曲线等，操纵台内装有工控机，用于对控制测量部分的信号采集，对减摆器运动实施控制。在减摆过程中，液压减摆器旋板的位移会在某时刻出现大幅度地向某一方向上偏移；旋板的速度整体上在零速度处左右摆动。但因摆振周期和振幅以及液体粘度等因素的影响，致使位移出现大幅度地偏向某一方向的时刻和速度摆动的幅度不同。但传统摩阻经验模型来衡量摩擦损失时，液压系统管道的振动幅值较大，不能准确地反应出管道的振动响应。由于摆振现象本身的复杂性和摆振预测的不准确性，国内外的学者努力通过试验来验证机轮的防摆性能。针对摆振进行的试验包括轮胎特性试验和结构特性试验，这些试验有些在真实飞机或试验车架上进行，有些则在飞轮试验台或履带装置上进行。主要研究范围包括机轮速度、垂直载荷、支柱刚度、机轮稳定距、传动系统间隙、减摆器特性、轮胎特性等。将试验中发现的准周期振动，试验结果和时滞数学模型分析结果进行对比。试验和理论预测的稳定区域图在高速和大稳定距时有很大差异，试验研究有待进一步深入，高昂的试验成本亟需发展新的科学分析手段和不断进步和低廉的分析成本。摆振在飞机故障中占很大的比例，目前国内对摆振的研究还不成熟，且大多采用实验的方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种起落架旋板式减摆器扭转试验装置，包括：固定在工作(9)台面上的减速机安装支座(12)，伺服电机(1)主轴相连的减速机(2)所组成的扭转试验驱动机构，相连减速机(2)转轴，通过法兰盘凸缘平台固联的试验工装(4)，以及固联在工作(9)台面上，导轨滑动连接的可移动底座(8)，其特征在于：被试减摆器(11)的外筒耳环通过试验工装(4)穿过叉耳的销轴铰接在悬臂的下方，与悬臂上的法兰盘(3)的中心孔和立板支架(5)装配的轴承中心线在同一直线上，被试减摆器(11)内筒通过连接轴套连接扭矩传感器(6)，扭矩传感器(6)通过上述轴承同轴连接在(11)固联于可移动底座(8)上的立板支架(7)的滚珠轴承中，从而构成通过调节可移动底座(8)适应不同规格被试减摆器(11)的旋板式减摆器扭转试验装置。
2.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：在减摆器扭转试验中，扭转试验驱动机构按照工控系统发出的角度、速度指令，选取旋板顶端节点作为测试点，测试该点的位移和速度，将旋转力矩传递到试验工装(4)，对被试减摆器(11)进行动力学特性对称循环和非对称循环扭转试验，精确模拟
3.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：计算机控制系统根据采样得到的误差和误差变化的量化值，找出当前时刻的控制输出量化值，计算机将此量化值乘以比例因子得到最终的输出控制量。
4.如权利要求2所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：控制算法按照给定的系统性能指标和系统的原始数学模型，依据闭环控制结构，设计出原有系统满足控制要求的功能模块，根据控制理论设计出模拟控制器的传递函数D(s)，然后采用离散化方法，将它变成计算机算法。
5.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：控制算法提供了执行机构的位置。
6.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：扭转试验驱动机构通过法兰盘(3)连接试验工装(4)，试验工装(4)通过安装销轴连接被试减摆器(11)外筒耳环，同轴相连被试减摆器(11)，铰接被试减摆器(10)相连扭矩传感器(6)，移动底座(8)将它们调节到合适位置，通过尾端固定机构固定。
7.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：被试减摆器(10)安装在试验装置上后，将相应的试验参数输入试验台工控系统，试验时，试验台工控系统发出指令，控制伺服电机(1)按照预定角度、速度指令，驱动主轴旋转，通过减速机(2)完成减速并将旋转力矩传递到试验工装(4)，扭矩传感器(6)检测出被试减摆器内部两腔存在压差产生的旋转阻尼和相应的扭矩值，并反馈给试验台工控系统。
8.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：驱动机构旋转力矩的不断加大，使被试减摆器外圈转动，将此时扭矩传感器检测出的扭矩值作为被试减摆器的启动力矩；按照预定的角度、速度、频率数等指令控制伺服电机(1)往复摆动，完成阻尼性能试验、高频疲劳试验、密封性能试验以及磨合试验。
9.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：计算机控制系统根据采样得到的误差和误差变化的量化值，控制算法提供执行机构的位置，找出当前时刻的控制输出量化值，计算机将此量化值乘以比例因子得到最终的输出控制量。
10.如权利要求9所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：控制算法按照给定的系统性能指标和系统的原始数学模型，依据闭环控制结构，设计出原有系统满足控制要求的功能模块，根据控制理论设计出模拟控制器的传递函数D(s)，然后采用离散化方法，将它变成计算机算法。
...【技术特征摘要】
1.一种起落架旋板式减摆器扭转试验装置，包括：固定在工作(9)台面上的减速机安装支座(12)，伺服电机(1)主轴相连的减速机(2)所组成的扭转试验驱动机构，相连减速机(2)转轴，通过法兰盘凸缘平台固联的试验工装(4)，以及固联在工作(9)台面上，导轨滑动连接的可移动底座(8)，其特征在于：被试减摆器(11)的外筒耳环通过试验工装(4)穿过叉耳的销轴铰接在悬臂的下方，与悬臂上的法兰盘(3)的中心孔和立板支架(5)装配的轴承中心线在同一直线上，被试减摆器(11)内筒通过连接轴套连接扭矩传感器(6)，扭矩传感器(6)通过上述轴承同轴连接在(11)固联于可移动底座(8)上的立板支架(7)的滚珠轴承中，从而构成通过调节可移动底座(8)适应不同规格被试减摆器(11)的旋板式减摆器扭转试验装置。
2.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：在减摆器扭转试验中，扭转试验驱动机构按照工控系统发出的角度、速度指令，选取旋板顶端节点作为测试点，测试该点的位移和速度，将旋转力矩传递到试验工装(4)，对被试减摆器(11)进行动力学特性对称循环和非对称循环扭转试验，精确模拟旋板式减摆器实际工作状态，并完成启动力矩检测，扭矩传感器(6)把检测出的扭转试验相应的扭矩值反馈给试验台工控系统，基于计算机控制系统运用软件中的控制算法分别运算分析多组振动周期的圆频率时减摆器的减摆特性：模拟减摆器的工作状态，在振动状态下模拟测试减摆器的减摆特性，根据模拟减摆器的减摆阻尼和冲击载荷与时间关系曲线，分别获得阻尼性能试验、高频疲劳试验、密封性能试验以及磨合试验的试验结果，确定x、y方向线性刚度以及z方向扭转刚度，调节扭转阻尼和轮胎压力大小，测试起落架是否摆振，最后挑选出适合飞行的减摆阻尼和轮胎压力。
3.如权利要求1所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：计算机控制系统根据采样得到的误差和误差变化的量化值，找出当前时刻的控制输出量化值，计算机将此量化值乘以比例因子得到最终的输出控制量。
4.如权利要求2所述的起落架旋板式减摆器扭转试验装置，其特征在于：控制算法按照给定的系统性能...
【专利技术属性】
技术研发人员：林昭均，张力允，单鹏，
申请(专利权)人：四川凌峰航空液压机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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