全機地面載荷現場標定試驗方法及其裝置的製作方法
2023-07-22 02:54:36 4
專利名稱：全機地面載荷現場標定試驗方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種飛機機翼載荷標定試驗方法，本發明還涉及到使用該試驗方法的專用裝置。
背景技術：
飛機機翼作為飛行狀態下的重要部件，需要它既要重量輕，但又要使用安全，因此，弄清楚其受力狀況和使用壽命一直是人們關心的問題，但過去對機翼進行載荷測試時，都是將機翼從飛機上拆下來後進行的，那樣的測試既保證不了受載的真實性，也保證不了載荷測量和標定的精度。
本發明者針對現有技術的不足，進行了潛心的研究發現，在機翼、尾翼不拆卸的條件下進行現場載荷施加與標定，即可以保證飛機的安全，又可以保護受載的真實性與載荷標定的精度，於是完成了本發明。
發明內容
本發明目的是提供一種以機翼、尾翼為重點的全機載荷測試的地面現場標定試驗方法，以此解決目前國內飛機以機翼、尾翼為重點的全機載荷(包括彎矩M、剪力Q和扭矩T)在線標定與實測的難題。
本發明的再一目的是提供一種實現所述全機載荷測試的地面現場標定試驗方法的裝置。
通過應變傳感器載荷標定試驗獲得的結果數據，建立載荷方程，以便進行空中載荷譜測量。進而準確地測量出了飛機在飛行過程中和地面運動狀態下作用在機翼、尾翼等結構上的外載荷時間歷程。
具體地說，在進行飛機機翼載荷現場標定試驗時，將飛機保持停機狀態下標定的，其特徵在於它是在起落架不拆卸的條件下按照下述步驟進行(1)、標定坐標系，坐標原點為機身構造水平線與O位線(機頭後1.0米)的交點，X車與機身構造水平線重合，向後為正，Y軸在飛機對稱面內向上為正，Z軸指向左翼與X、Y軸構成右手系；(2)、機翼試驗時用飛機主千斤頂把飛機頂起，以加在機身處的保護託架和前起落架為支點，使主起落架離開地面，中央翼保持水平狀態，飛機構造水平線和地面夾角在2°~4°(低頭)，確定載荷的截面位置，載荷截面具有代表性並保證有能計錄載荷的傳感器安裝裝置，當在一翼加載時，另翼要加平衡載荷(總外載的EMx＝0)，並記錄載荷數值；(3)、平尾試驗時，飛機起落架著地，起落架輪胎前用重物擋緊，用託架將飛機託住，確定載荷截面位置，垂直於平尾弦加載在載荷截面處，連接傳感器裝置，並記錄加載載荷，(4)、垂尾試驗時，飛機起落架著地，起落架輪胎前用重物擋緊，垂尾側向加載，給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置，確定載荷截面位置後加載，連接傳感器裝置，並記錄加載載荷。
在進行所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法時，翼面上所有載荷點施加在翼肋與翼梁交接處，其接觸面積不小於120mm×160mm。
優選的是，在進行所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法時，利用飛機的主千斤頂對機翼加載，力傳感器放在主千斤頂上端，頂在加載槓桿中間，槓桿的兩端與機翼上兩卡板相連接，卡板在機翼確定的截面處，機翼前後梁及前後梁中心處三個加載位置，通過變動槓桿位置與千斤頂位置和頂點位置實現加載要求。
並且，同樣優選的是，在進行所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法時，左右平尾在確定的載荷截面裝有卡板，每個卡板在平尾的前後梁及前後梁的中心處有三個加載孔，每個加載情況用一槓桿和選定截面處的卡板連接，左右平尾再用一個槓桿連接，地面用一個活動地軌，上面壓一個配重，用斤不落連接傳感器，上接聯合槓桿，下接活動地軌來進行加載。
更優選的是，在所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法時，左右平尾在確定的載荷截面裝有卡板，每個卡板在平尾的前後梁及前後梁的中心處有三個加載，每個加載情況用一槓桿和選定截面處的卡板連接，左右平尾再用一個槓桿連接，地面用一個活動地軌，上面壓一個配重，用斤不落連接傳感器，上接聯合槓桿，下接活動地軌來進行加載。
同時，垂尾加載時，給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置是一個在飛機機身(43)框右側立一個側向立柱，立柱用配重壓在地面，在立柱上端和(43)框高度相同的地方裝一個與(43)框外形相同的木塊，試驗前與飛機(43)框靠緊。
也可以是，垂尾加載時，給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置是一個在飛機機身(43)框右側立一個側向立柱，立柱用配重壓在地面，在立柱上端和(43)框高度相同的地方裝一個與(43)框外形相同的木塊，試驗前與飛機(43)框靠緊。
還可以是，垂尾加載時給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置是一個在飛機機身(43)框右側立一個側向立柱，立柱用配重壓在地面，在立柱上端和(43)框高度相同的地方裝一個與(43)框外形相同的木塊，試驗前與飛機(43)框靠緊。
垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
另外，本發明還提供一種實現所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法的專用裝置，其特徵在於飛機的傳感器裝置是將力傳感器放在千斤頂上端，頂在加載槓桿中間，槓桿的兩端與機翼上兩卡板相連接，卡板卡在機翼確定的截面處、機翼前後梁及前後梁中心處三個加載位置通過變動槓桿位置與千斤頂位置和頂點位置實現加載要求。
優選的是，平尾加載裝置是左右平尾在確定的載荷截面裝有卡板，每個卡板在平尾的前後梁及前後梁的中心處有三個加載孔每個加載情況用一槓桿和選定截面處的卡板連接，左右平尾再用一個槓桿連接地面用一個活動地軌，上面壓一個配重，用斤不落連接傳感器，上接聯合槓桿，下接活動地軌來進行加載。
同樣優選的是，垂尾加載裝置是在選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
由於本發明是在機翼不拆卸的條件下進行的，既保證飛機的安全，又保證了機翼受載的真實性和載荷標定的精度，通過應變傳感器載荷標定試驗建立載荷方程，也就能準確地測量出飛機在飛行狀態下作用在機翼的外載荷時間歷程，作為疲勞定壽及模擬試驗加載的力學依據。
圖1是加載點位置圖。
圖2是平尾加載點示意圖。
圖3是垂尾加載點示意圖。
圖4是飛機地面支持狀態。
圖5是機翼標定加載示意圖。
圖6是平尾標定加載示意圖。
圖7是垂尾標定加載示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明首先選定坐標系，坐標係為全機坐標系坐標原點為機身構造水平線與O位線(機頭後1.0米)的交點，X車與機身構造水平線重合，向後為正，Y軸在飛機對稱面內向上為正，Z軸指向左翼與X、Y軸構成右手系。
1機翼載荷標定1.1載荷測量切面I切面是右翼12肋外400； II切面是右翼7肋外250；III切面是右翼2肋外400； IV切面是左翼2肋外400。
1.2飛機狀態機翼試驗時主起落架離開地面，中央翼保持水平狀態，飛機構造水平線和地面夾角大約為3°。
1.3試驗情況及載荷加載點位置見圖1，試驗情況及載荷大小見表1。
表1 機翼試驗載荷及壓心
2尾翼載荷標定2.1載荷測量切面平尾V切面是右平尾與機身對接面外350；平尾VI切面是左平尾與機身對接面外350；垂尾VII切面是垂尾1肋上50。
2.2飛機狀態飛機前起、主起著地。平尾加載向下垂直於平尾弦平面(向外9°)，垂尾側向加載。
2.3試驗情況及載荷試驗情況及載荷大小見表2。
加載點位置見圖2、圖3。
表2 尾翼試驗載荷及壓心
2.4翼面載荷位置及限制翼面上所有載荷點必須施加在翼肋與翼梁的交點處其接觸面積不小於120×160。
各點載荷限制如下機翼21肋-5kN19肋-10kN17肋-12kN14肋-20kN9、11肋-35kN7肋-50kN平尾9肋以內各點6kN，以外到12肋各點3kN。
垂尾10肋以內各點7kN，以外到13肋各點4kN。
5試驗方法5.1機翼標定加載方法5.1.1飛機地面支持狀態用飛機主千斤頂把飛機頂起，以20框託架和前起為支點，使主起落架離開地面，使中央翼保持水平狀態，並在機身31框處加保護託架，以保證加載時飛機不會翻滾。前起支柱最下點用立柱墊住，並用擋塊(或重物)在前面擋住以保證飛機不會前移。飛機構造水平線與地面的夾角大約為3°(低頭)見圖4。
5.1.2機翼標定加載方法右機翼用三副卡板(11肋、15肋、20肋)左機翼二副卡板(11肋、15肋)當左右機翼用11肋、15肋加載時，左右對稱加載，當右機翼15肋、20肋加載時，左機翼加平衡載荷(總外載的∑MX＝0)。
利用飛機的主千斤頂對機翼加載，力傳感器放在主千斤頂上端，頂在加載槓桿中間，槓桿的兩端與機翼上兩卡板相連接。卡板在機翼前後梁及前後梁中心處三個加載位置，通過變動槓桿位置與千斤頂位置和頂點位置實現加載要求，見圖1、圖5。
5.1.2.1機翼I切面標定加載右機翼15肋、20肋加載，左機翼11肋、15肋加平衡載荷，左機翼使用加載槓桿的孔11與11肋卡板中心孔相連，孔12與15肋卡板中心孔相連，孔14與千斤頂點相連，右機翼槓桿連接及載荷見表4。
表4 機翼I切面標定數據(表中數據未註明是右機翼數據)
5.1.2.2機翼II、III、IV切面標定加載左右機翼在11肋、15肋對稱加載，槓桿連接及載荷見表5。
表5機翼II、III、IV切面標定數據
5.1.3水平尾翼標定加載方法5.1.3.1飛機狀態飛機保持停機狀態，前起落架，主起落架用輪擋擋緊，用20框託架將飛機託住，在機身前艙加配重(或用機身31框託架)來平衡Z向力矩5.1.3.2標定加載方法左右平尾在3肋、10肋處裝有卡板，每個卡板在平尾的前後梁及前後梁的中心處有三個加載孔，每個加載情況用一槓桿和3肋、10肋卡板連接，左右平尾再用一個槓桿連接，地面用一個活動地軌，上面壓4～5噸配重，用斤不落連接傳感器，上接聯合槓桿，下接活動地軌來進行加載，加載點位置見圖2，載荷見表2，安裝形式見圖6，水平尾翼上反角9°，加載時確保加載方向與平尾弦平面垂直。
5.1.3.3槓桿連接及載荷大小平尾槓桿連接及載荷大小見表6表6 平尾V、VI切面的槓桿連接和載荷數據
注切面連接件長度計入3肋390，10肋430單位毫米。
5.1.4垂直尾翼標定加載方法5.1.4.1飛機狀態飛機狀態與水平尾翼標定加載時相同5.1.4.2飛機的側向支持垂尾標定加的是Z向載荷，因而對飛機會產生Y向和X向的力矩，必須給飛機一定的約束，在飛機機身43框右側立一個3m高的側向立柱，立柱用配重壓在地面，在立柱上端和43框高度相同的地方裝一個與43框外形相同的木塊，試驗前與飛機43框靠緊。
5.1.4.3標定加載方法垂尾5肋、10肋用加載卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，載荷大小見表2，加載點位置見圖3，利用一個15噸吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連。另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，見圖7。
5.1.4.4槓桿連接及載荷大小垂尾槓桿連接及載荷大小見表7表7垂尾VII切面的槓桿連接和載荷數據
此外，本發明不僅適用於飛機機翼，對於其它類似機翼的結構，只要是在不拆卸的條件下，用傳感器裝置測試機翼載荷，都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種飛機機翼載荷現場標定試驗方法，它是在飛機保持停機狀態下標定的，其特徵在於它是在起落架不拆卸的條件下按照下述步驟進行(1)、標定坐標系，坐標原點為機身構造水平線與O位線(機頭後1.0米)的交點，X車與機身構造水平線重合，向後為正，Y軸在飛機對稱面內向上為正，Z軸指向左翼與X、Y軸構成右手系；(2)、機翼試驗時用飛機主千斤頂把飛機頂起，以加在機身處的保護託架和前起落架為支點，使主起落架離開地面，中央翼保持水平狀態，飛機構造水平線和地面夾角在2°～4°(低頭)，確定載荷的截面位置，載荷截面具有代表性並保證有能計錄載荷的傳感器安裝裝置，當在一翼加載時，另翼要加平衡載荷(總外載的EMx＝0)，並記錄載荷數值；(3)、平尾試驗時，飛機起落架著地，起落架輪胎前用重物擋緊，用託架將飛機託住，確定載荷截面位置，垂直於平尾弦加載在載荷截面處，連接傳感器裝置，並記錄加載載荷，(4)、垂尾試驗時，飛機起落架著地，起落架輪胎前用重物擋緊，垂尾側向加載，給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置，確定載荷截面位置後加載，連接傳感器裝置，並記錄加載載荷。
2.根據權利要求1所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於翼面上所有載荷點施加在翼肋與翼梁交接處，其接觸面積不小於120mm×160mm。
3.根據權利要求1或2所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於利用飛機的主千斤頂對機翼加載，力傳感器放在主千斤頂上端，頂在加載槓桿中間，槓桿的兩端與機翼上兩卡板相連接，卡板在機翼確定的截面處，機翼前後梁及前後梁中心處三個加載位置，通過變動槓桿位置與千斤頂位置和頂點位置實現加載要求。
4.根據權利要求1或2所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於左右平尾在確定的載荷截面裝有卡板，每個卡板在平尾的前後梁及前後梁的中心處有三個加載孔，每個加載情況用一槓桿和選定截面處的卡板連接，左右平尾再用一個槓桿連接，地面用一個活動地軌，上面壓一個配重，用斤不落連接傳感器，上接聯合槓桿，下接活動地軌來進行加載。
5.根據權利要求3所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於左右平尾在確定的載荷截面裝有卡板，每個卡板在平尾的前後梁及前後梁的中心處有三個加載，每個加載情況用一槓桿和選定截面處的卡板連接，左右平尾再用一個槓桿連接，地面用一個活動地軌，上面壓一個配重，用斤不落連接傳感器，上接聯合槓桿，下接活動地軌來進行加載。
6.根據權利要求1或2所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於垂尾加載時，給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置是一個在飛機機身(43)框右側立一個側向立柱，立柱用配重壓在地面，在立柱上端和(43)框高度相同的地方裝一個與(43)框外形相同的木塊，試驗前與飛機(43)框靠緊。
7.根據權利要求3所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於垂尾加載時給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置是一個在飛機機身(43)框右側立一個側向立柱，立柱用配重壓在地面，在立柱上端和(43)框高度相同的地方裝一個與(43)框外形相同的木塊，試驗前與飛機(43)框靠緊。
8.根據權利要求5所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於垂尾加載時給飛機一個平衡側向加載力矩的裝置是一個在飛機機身(43)框右側立一個側向立柱，立柱用配重壓在地面，在立柱上端和(43)框高度相同的地方裝一個與(43)框外形相同的木塊，試驗前與飛機(43)框靠緊。
9.根據權利要求1或2所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
10.根據權利要求3所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
11.根據權利要求5所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
12.根據權利要求8所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法，其特徵在於垂尾加載時，選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
13.實現權利要求1或2所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法的專用裝置，其特徵在於飛機的傳感器裝置是將力傳感器放在千斤頂上端，頂在加載槓桿中間，槓桿的兩端與機翼上兩卡板相連接，卡板卡在機翼確定的截面處、機翼前後梁及前後梁中心處三個加載位置通過變動槓桿位置與千斤頂位置和頂點位置實現加載要求。
14.實現權利要求1或2所述的飛機機翼載荷現場標定試驗方法的專用裝置，其特徵在於平尾加載裝置是左右平尾在確定的載荷截面裝有卡板，每個卡板在平尾的前後梁及前後梁的中心處有三個加載孔，每個加載情況用一槓桿和選定截面處的卡板連接，左右平尾再用一個槓桿連接地面用一個活動地軌上面壓一個配重，用斤不落連接傳感器，上接聯合槓桿，下接活動地軌來進行加載。
15.實現權利要求1或2的專用裝置，其特徵在於垂尾加載裝置是在選定截面處用卡板卡住，利用一加載槓桿變換位置實施各個情況的載荷，利用一個吊車的懸臂滑輪，一端通過鋼絲繩與傳感器和加載槓桿相連，另一端利用滑輪導向和斤不落相接，斤不落另一端和吊車固定，利用斤不落進行加載，並記錄載荷數值。
全文摘要
本發明公開了一種飛機停狀態下，機翼載荷聯機在線標定的試驗方法及使用該試驗方法的專用裝置，它是在用託架、起落架為支點，使飛機保持水平狀態下用應變傳感器裝置將載荷施加於選定截面處並記錄載荷數值，該方法及該專用裝置實現了飛機機翼聯機在線標定，這樣既保證了受載的真實性，又保證了測量的精度和載荷標定的準確度，為建立機翼載荷方程，為疲勞定壽及模擬試驗提供了力學依據。
文檔編號G01G19/07GK1514213SQ02158959
公開日2004年7月21日 申請日期2002年12月31日 優先權日2002年12月31日
發明者閻楚良, 孟繁沛, 侯朝沐, 張書明, 何彧, 王贊平, 葉舸, 孟祥民, 張鑫 申請人:中國農業機械化科學研究院