一種著陸器起落裝置落震試驗裝置及試驗方法與流程
2023-09-18 11:50:35 1
本發明涉及一種著陸器起落裝置落震試驗裝置及試驗方法。
背景技術：
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起落裝置落震試驗是模擬飛行器著陸撞擊的一種動力學試驗，為了使飛行器在著陸撞擊過程中結構部件不超載，起落裝置須有效地吸收著陸撞擊產生的能量，落震試驗就是要驗證起落裝置緩衝系統在滿足吸收功量的同時，起落裝置過載和使用行程等技術指標是否滿足設計要求，以及結構能否達到預期的強度和剛度。
常見的落震試驗臺為立柱式，主要有立柱框架、吊籃、起落裝置系統，收放機構、運動導向機構、地面衝擊平臺等組成。其中吊籃主要起模擬飛行器當量質量、作為起落裝置安裝載體等作用。
傳統的起落裝置落震試驗臺的設計對象多為飛機支柱式起落架，其落震著陸點在試驗過程中不會發生較大的位移，這樣接地點位置與重心位置能夠較好的重合；且吊籃重量能夠較好的模擬飛機起落架安裝點處的當量質量。傳統飛機起落架落震試驗臺結構形式，如專利ZL201010579470.X公開的一種起落架姿態調節方法簡單的落震試驗臺；專利ZL201520204254.5公開的一種具有可控速帶轉機構的起落架落震試驗臺；專利ZL200910030808.3公開的一種用於起落架落震試驗的扣杯式吊籃，都採用四根滑動支柱為主體結構，吊籃為複雜桁架矩形四邊結構，新型專利都在傳統試驗臺基礎上對結構進行了改型。
現有如圖6所示的起落裝置，採用了沿著陸器中心軸對稱布置的四腿起落裝置。這種四腿著陸器起落裝置的緩衝性能通常採用對稱1/4著陸器模型進行落震試驗驗證。這種1/4著陸器模型不同於傳統支柱式起落架結構，其結構外伸量較大，而著陸器重心位置和起落裝置接地點的相對位置在緩衝過程中會發生偏移，且偏移量較大，會對著陸器重心產生較大的翻轉力矩。對於這種1/4著陸器模型起落裝置的落震試驗使用傳統落震試驗臺有以下幾個方面存在不足之處：
1)吊籃與滑動支柱接觸力較大：大外伸量對吊籃系統產生較大的翻轉力矩，傳統的起落裝置落震試驗臺吊籃與滑動支柱的連接方式主要採用襯套式和滾輪式。在吊籃存在較大翻轉力矩的情況下，襯套與滑動支柱表面摩擦力較大，吊籃下落加速度較小，導致加速過程的滑動距離要求增大，且摩擦力較大會對落震試驗效果造成不利影響；滾輪與滑動支柱間有較大間隙，使翻轉力矩對結構造成的衝擊加大，吊籃姿態角變化較大，以及吊籃支持剛度較小，都難以滿足試驗要求。且傳統起落裝置落震臺吊籃與四支柱連接點位於同一水平面上，若不考慮裝配間隙，結構屬於超靜定結構，滑動支柱支持力求解複雜；
2)吊籃結構剛度不足：上述產生的翻轉力矩會在吊籃結構中產生較大的內力，導致吊籃結構等效剛度相對較小，對落震試驗結果造成不利影響；
3)吊籃基礎結構重量大：為滿足剛度需求，傳統起落架落震試驗臺只能通過加強吊籃的方法以提高其結構剛度，從而導致其重量增大。著陸器質量較小，而其起落裝置外伸尺寸較大，使得吊籃本身結構複雜，質量較大，難以滿足1/4著陸器模型的投放質量要求。
因此，確有必要對現有技術進行改進以解決現有技術之不足。
技術實現要素：
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本發明是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種著陸器起落裝置落震試驗裝置及試驗方法。
本發明採用如下技術方案：一種著陸器起落裝置落震試驗裝置，包括提升系統、落震系統、載荷採集系統和臺架系統，所述提升系統固定於臺架系統上，落震系統設於臺架系統上並可豎直滑動，載荷採集系統設於落震系統下方；
所述臺架系統包括承力牆、滑軌固定支座和滑動支柱，兩根滑動支柱通過滑軌固定支座豎直固定在承力牆上；
所述載荷採集系統包括地軌、墊高臺和六維測力平臺，地軌設於承力牆一側，墊高臺設於地軌上，六維測力平臺固定在墊高臺上；
所述落震系統包括著陸支腿、足墊、直線滾珠軸承、軸承固定套、固定耳片和艙體模擬支架，四個直線滾珠軸承兩兩為一組分別滑動連接在兩滑動支柱上，直線滾珠軸承通過軸承固定套連接於艙體模擬支架上，三根著陸支腿的一端鉸接於三塊固定耳片上，固定耳片固定於艙體模擬支架上；
所述提升系統包括電動葫蘆安裝架和電動葫蘆，電動葫蘆安裝架固定於承力牆的頂端，電動葫蘆設於電動葫蘆安裝架上。
進一步地，所述艙體模擬支架包括橫杆、立杆、安裝杆、支撐杆和配重片，兩所述橫杆相互平行設置，兩立杆固定於兩橫杆之間，安裝杆固定於橫杆上，支撐杆的上下兩端分別固定於安裝杆上和橫杆上。
進一步地，所述固定耳片包括第一固定板、第二固定板、第一緊固螺栓和鉸接臺，所述第一固定板和第二固定板相互平行設置，且兩者之間形成有第一安裝調整間隙，第一緊固螺栓穿接於第一固定板和第二固定板上，鉸接臺固定於第二固定板上。
進一步地，所述軸承固定套包括套體、第二緊固螺栓、第三固定板和第四固定板，所述第三固定板和第四固定板相互平行設置，且兩者之間形成有第二安裝調整間隙，第二緊固螺栓穿接於第三固定板和第四固定板上，套體固定於第四固定板上。
本發明還採用如下技術方案：一種著陸器起落裝置落震試驗方法，包括如下步驟：
1)檢查試驗裝置狀態正常後，調整落震系統中的著陸支腿的著陸姿態，並固定該著陸姿態，將落震系統提升到預定高度，落震系統在重力作用下沿滑動支柱自由下滑，使著陸支腿上的足墊與六維測力平臺接觸來模擬著陸器與地面的碰撞過程，並記錄數據；
2)檢查試驗裝置的工作狀態，更換落震系統中的著陸支腿的著陸姿態，並固定該著陸姿態；
3)重複步驟1繼續試驗。
本發明具有如下有益效果：
1)兩根滑動支柱的布置形式能夠以較小的內力平衡落震試驗中著陸器與地面撞擊力產生的翻轉力矩，且支持力計算簡單；
2)採用直線滾珠軸承的滑移形式能夠減小結構配合的間隙，提高了試驗測量精度，能夠較好模擬1/4著陸器模型落震情況；
3)落震系統整體結構簡單，結構重量較小，滿足1/4著陸器模型起落裝置落震試驗輕落震當量質量的落震試驗要求。
附圖說明：
圖1為本發明主視圖。
圖2為本發明左視圖。
圖3為本發明中落震系統的三維結構圖。
圖4為本發明中落震系統的平面結構圖。
圖5為本發明中固定耳片的結構圖。
圖6為現有技術中著陸器起落裝置的結構圖。
具體實施方式：
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
如圖1至圖5所示，本發明著陸器起落裝置落震試驗裝置，包括提升系統100、落震系統200、載荷採集系統300和臺架系統400，提升系統100固定於臺架系統400上，落震系統200設於臺架系統400上並可豎直滑動，載荷採集系統300設於落震系統200下方。
本發明中的臺架系統400包括承力牆2、滑軌固定支座3和滑動支柱4，兩根滑動支柱4通過滑軌固定支座3豎直固定在承力牆2上。
載荷採集系統300包括地軌5、墊高臺6和六維測力平臺7，地軌5設於承力牆2一側，墊高臺6設於地軌5上，六維測力平臺7固定在墊高臺6上。
落震系統200包括著陸支腿81、足墊82、直線滾珠軸承9、軸承固定套10、固定耳片11和艙體模擬支架12，四個直線滾珠軸承9兩兩為一組分別滑動連接在兩滑動支柱4上，直線滾珠軸承9通過軸承固定套10連接於艙體模擬支架12上，三根著陸支腿81的一端鉸接於三塊固定耳片11上，固定耳片11固定於艙體模擬支架12上。
提升系統100包括電動葫蘆安裝架1和電動葫蘆13，電動葫蘆安裝架1固定於承力牆2的頂端，電動葫蘆13設於電動葫蘆安裝架1上。
本發明中的艙體模擬支架12包括橫杆121、立杆122、安裝杆123、支撐杆124和配重片125，兩橫杆121相互平行設置，兩立杆122固定於兩橫杆121之間，安裝杆123固定於上端的橫杆121上，支撐杆124的上下兩端分別固定於安裝杆123上和下端的橫杆121上。
為便於調節著陸支腿81在艙體模擬支架12上的姿態，固定耳片11包括第一固定板111、第二固定板112、第一緊固螺栓113和鉸接臺114，第一固定板111和第二固定板112相互平行設置，且兩者之間形成有第一安裝調整間隙115，第一緊固螺栓113穿接於第一固定板111和第二固定板112上，鉸接臺114固定於第二固定板112上。在安裝固定耳片11時，艙體模擬支架12對應設於固定耳片11的第一安裝調整間隙115內，擰緊第一緊固螺栓113，安裝固定耳片11。
本發明中的固定耳片11結構簡單、安裝位置方便調節，針對著陸器起落裝置各安裝點空間位置複雜的特點，可以輕易實現著陸支腿姿態變換。固定耳片11連接的方式允許著陸支腿安裝點在較大的範圍內移動，對於安裝點位置相近的著陸支腿可採用結構相似的艙體模擬支架，從而降低試驗成本和縮短試驗準備時間。
軸承固定套10包括套體101、第二緊固螺栓102、第三固定板103和第四固定板104，第三固定板103和第四固定板104相互平行設置，且兩者之間形成有第二安裝調整間隙，第二緊固螺栓102穿接於第三固定板103和第四固定板104上，套體101固定於第四固定板104上。軸承固定套10在艙體模擬支架12上的安裝方式與固定耳片11在艙體模擬支架12上的安裝方式相同。
本發明落震系統的重心位置靠近直線滾珠軸承9，和真實1/4著陸器模型情況接近，通過調節配重片125質量使落震系統的質量達到落震試驗投放質量的要求，且調節配重片125在艙體模擬支架上的位置可以模擬著陸器真實重心位置。
本發明著陸器起落裝置落震試驗方法，包括如下步驟：
1)檢查試驗裝置狀態正常後，調整落震系統中的著陸支腿的著陸姿態，並固定該著陸姿態，將落震系統提升到預定高度，落震系統在重力作用下沿滑動支柱自由下滑，使著陸支腿上的足墊與六維測力平臺接觸來模擬著陸器與地面的碰撞過程，並記錄數據；
2)檢查試驗裝置的工作狀態，更換落震系統中的著陸支腿的著陸姿態，並固定該著陸姿態；
3)重複步驟1繼續試驗。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。