一种航空飞机轮胎越障冲击载荷预测试验方法

技术领域

本发明涉及飞机载荷预测及试验验证技术领域，具体是涉及一种航空飞机轮胎越障冲击载荷预测试验方法。

背景技术

航空轮胎俗称飞机轮胎。飞机轮胎是飞机上安全性与可靠性要求都很高的重要部件。飞机的安全起飞和降落都必须依靠飞机轮胎的各种独特的功能。

航空轮胎的越障测试是指测试轮胎在通过障碍物时的性能表现，主要包括轮胎的抓地力、侧向稳定性、耐久性等方面。

航空轮胎越障测试通常采用模拟实际情况的方法进行，例如在测试过程中加入障碍物、模拟不同路面条件等。测试时需要使用专业的测试设备和工具，例如传感器、数据采集器、计算机等，以便对测试结果进行分析和评估。

航空轮胎越障测试是保证飞机安全运行的重要环节之一，其测试结果直接影响飞机的起降性能和飞行安全。因此，航空轮胎制造企业必须严格按照相关标准和要求进行测试，并对测试结果进行认真分析和评估，以确保航空轮胎的质量和可靠性。

飞机在滑跑过程中越过障碍物，会产生一个瞬态的冲击力作用于飞机机体及起落架，特别是舰载飞机滑跑的速度更快，舰面环境更为复杂，对飞机机体和起落架的强度考核就更为严格。在舰载机设计中，由于越过甲板障碍物所引起的冲击载荷很难预计准确，还有可能叠加到已经很高的冲击载荷，而这种载荷对飞机设计是关键的载荷输入，以往将障碍物形状直接作用于起落架轮轴中心的方法不能考虑航空轮胎变形及吸能的影响，导致越障载荷预测误差较大，因此需要一种航空轮胎越障冲击载荷预测与试验方法对舰载机越障动力学过程及冲击载荷进行精准预测及模拟。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种航空飞机轮胎越障冲击载荷预测试验方法。

本发明的技术方案是：一种航空飞机轮胎越障冲击载荷预测试验方法，包括以下步骤：

S1、构建飞机轮胎低速越障试验测试系统：

将飞机轮胎安装在障碍物试验测试系统中，通过电机带动平板水平移动，平板移动后在摩擦力的作用下，带动位于平板上方的飞机轮胎进行滚动，平板在试验过程中作匀速运动，当飞机轮胎完全越过平板上的障碍物后即可停止平板的运动；

S2、进行飞机轮胎低速越障试验测试：

将障碍物固定于平板上，通过红外线位移传感器检测平板的匀速运动状态，以确保平板处于匀速运动状态，通过力传感器检测飞机轮胎在额定载荷下准静态越过障碍物时所受的冲击载荷

所述飞机轮胎越过障碍物的轮轴中心等效位移

（1）

其中，

S3、对高速越障载荷进行预测：

将步骤S2计算得到的轮轴中心等效位移

所述飞机多体动力学分析模型的公式如下：

+m/>

其中，

进一步地，飞机轮胎的额定载荷范围为10-500kN，平板的移动速度v的范围为0m/min＜v＜10m/min。

说明：平板的移动速度通常较小，用于在准静态状态下越障测试，进而检测飞机轮胎所受到的载荷，通过飞机轮胎受到的载荷计算轮轴中心等效位移，再通过轮轴中心等效位移对飞机在高速下越障时，飞机轮胎所承受的载荷进行预测。

进一步地，所述障碍物试验测试系统包括底座，所述底座上固定连接有固定架，所述固定架上方设有轮胎安装系统，所述固定架下方设有障碍物安装系统，固定架与轮胎安装系统之间安装有力传感器。

说明：通过上述障碍物试验测试系统能有效地对飞机轮胎在高速越障时所受到的载荷进行预测。

进一步地，所述轮胎安装系统包括液压作动器，所述液压作动器的固定端与所述固定架的顶部刚性连接，所述液压作动器的伸缩端下方固定连接有套筒，所述套筒内转动连接有转动轴，所述转动轴两端分别固定连接有一个飞机轮胎。

说明：通过轮胎安装系统的液压作动器调整飞机轮胎与平板接触。

进一步地，所述飞机轮胎包括轮毂，所述轮毂的外侧包裹有胎面，所述轮毂与所述转动轴可拆卸式连接。

说明：通过轮毂与转动轴固定连接，转动轴在套筒内转动。

进一步地，所述障碍物安装系统包括数个齿轮轴，数个齿轮轴并排转动连接在所述固定架上，其中一个齿轮轴的前端设有电机，所述电机的输出轴与所述齿轮轴传动连接，数个齿轮轴的上方放置有平板，所述齿轮轴与平板底部啮合传动连接，所述平板的上表面固定连接有障碍物。

说明：通过障碍物安装系统将平板固定，齿轮轴与平板底部啮合传动，能够更好的控制平板的移动，也提高了平板的移动精度。

进一步地，所述底座的左右两侧各设有一个夹紧装置，所述夹紧装置包括夹紧架，所述夹紧架的上方设有上减震器，夹紧架的下方设有下减震器，夹紧架的上方两侧各设有一个上滑动槽，夹紧架的下方两侧各设有一个下滑动槽，所述上减震器的上端与所述夹紧架的上端固定连接，且与上滑动槽滑动连接，所述下减震器的下端与所述底座上表面固定连接，且与下滑动槽滑动连接。

说明：通过夹紧装置对平板的两侧进行夹紧，确保平板进入固定架内处于水平状态，进而达到最佳的测试状态，避免平板两侧不受力形成弯曲，对试验结果造成不良影响。

进一步地，所述上减震器和下减震器均包括气压杆，所述上减震器的气压杆的固定端与所述夹紧架的顶部固定连接，所述下减震器的气压杆的固定端与所述底座上表面固定连接，两个所述气压杆的伸缩端均固定连接有固定轴，所述上减震器的气压杆上所连接的固定轴两端滑动连接在上滑动槽内，所述下减震器的气压杆上所连接的固定轴两端滑动连接在下滑动槽内，固定轴的前后两侧各转动连接有一个滚筒。

说明：通过上减震器和下减振器将平板夹于之间，使平板进入固定架内处于水平状态。

进一步地，所述力传感器安装在固定架与液压作动器之间。

说明：通过力传感器检测飞机轮胎越障过程所受到的载荷。

进一步地，所述底座左侧固定连接有位移检测架，所述位移检测架上固定连接有用于检测平板位移的红外线位移传感器。

说明：通过红外线位移传感器检测平板是否处于匀速运动状态，以便及时对平板的移动速度进行调节。

本发明的有益效果是：

将飞机高速越障分析分为两个阶段，第一阶段通过试验获取飞机轮胎低速越过障碍物的轮轴中心等效位移，第二阶段将该等效位移输入至飞机多体动力学越障分析模型中，预测飞机轮胎高速越过障碍物时所受的冲击载荷；

以往将障碍物形状直接作用于起落架轮轴中心的方法不能考虑飞机轮胎变形及吸能的影响，导致越障载荷预测误差较大，通过本发明的航空飞机轮胎越障冲击载荷预测试验方法获取飞机轮胎越过障碍物的轮轴中心等效位移，可有效提升飞机轮胎越障载荷精度，障碍物试验测试系统两侧的夹紧装置能使平板进入固定架处于水平状态，降低测试误差，进一步提高对飞机越障载荷预测的精度。

附图说明

图1是本发明的障碍物试验测试系统的整体结构示意图；

图2是本发明固定架以及夹紧装置的结构示意图；

图3是本发明飞机轮胎处的右视结构图；

图4是夹紧装置的左视图；

图5是本发明飞机轮胎越障冲击载荷预测试验方法。

其中，1-底座、2-固定架、3-轮胎安装系统、4-障碍物安装系统、31-液压作动器、32-套筒、33-转动轴、34-飞机轮胎、341-轮毂、342-胎面、41-齿轮轴、42-电机、43-平板、44-障碍物、5-夹紧装置、51-夹紧架、52-上减震器、53-下减震器、54-上滑动槽、55-下滑动槽、56-气压杆、57-固定轴、58-滚筒、6-力传感器、7-位移检测架、71-红外线位移传感器。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，障碍物试验测试系统包括底座1，底座1上固定连接有固定架2，固定架2上方设有轮胎安装系统3，固定架2的下方设有障碍物安装系统4，固定架2与轮胎安装系统3之间安装有力传感器6。

如图2、图3所示，轮胎安装系统3包括液压作动器31，液压作动器31的固定端与固定架2的顶部刚性连接，液压作动器31的伸缩端下方固定连接有套筒32，套筒32内转动连接有转动轴33，转动轴33两端分别固定连接有一个飞机轮胎34。

飞机轮胎34包括轮毂341，轮毂341的外侧包裹有胎面342，轮毂341与转动轴33可拆卸式连接。

障碍物安装系统4包括数个齿轮轴41，数个齿轮轴41并排转动连接在固定架2上，其中一个齿轮轴41的前端设有电机42，电机42的输出轴与齿轮轴41传动连接，数个齿轮轴41的上方放置有平板43，齿轮轴41与平板43底部啮合传动连接，平板43的上表面固定连接有障碍物44。

力传感器6安装在固定架2与液压作动器31之间。

底座1左侧固定连接有位移检测架7，位移检测架7上固定连接有用于检测平板43位移的红外线位移传感器71。

实施例2：本实施例在实施例1的基础上，增加了夹紧装置5，如图4所示，底座1的左右两侧各设有一个夹紧装置5，夹紧装置5包括夹紧架51，夹紧架51的上方设有上减震器52，夹紧架51的下方设有下减震器53，夹紧架51的上方两侧各设有一个上滑动槽54，夹紧架51的下方两侧各设有一个下滑动槽55，上减震器52的上端与夹紧架51的上端固定连接，且与上滑动槽54滑动连接，下减震器53的下端与底座1上表面固定连接，且与下滑动槽55滑动连接。

上减震器52和下减震器53均包括气压杆56，上减震器52的气压杆56的固定端与夹紧架51的顶部固定连接，下减震器53的气压杆56的固定端与底座1上表面固定连接，两个气压杆56的伸缩端均固定连接有固定轴57，上减震器52的气压杆56上所连接的固定轴57两端滑动连接在上滑动槽54内，下减震器53的气压杆56上所连接的固定轴57两端滑动连接在下滑动槽55内，固定轴57的前后两侧各转动连接有一个滚筒58。

本实施例通过夹紧装置5对平板43的两侧进行夹紧，确保平板43进入固定架2内处于水平状态，进而达到最佳的测试状态，避免平板43两侧不受力形成弯曲，对试验结果造成不良影响。

实施例3：如图5所示，本实施例是基于实施例2的障碍物试验测试系统，记载了一种航空飞机轮胎越障冲击载荷预测试验方法，包括以下步骤：

S1、构建飞机轮胎34低速越障试验测试系统：

将飞机轮胎34安装在障碍物试验测试系统中，通过电机42带动平板43水平移动，平板43移动后在摩擦力的作用下，带动位于平板43上方的飞机轮胎34进行滚动，平板43在试验过程中作匀速运动，当飞机轮胎34完全越过平板43上的障碍物44后即可停止平板43的运动；

S2、进行飞机轮胎34低速越障试验测试：

将障碍物44固定于平板43上，通过红外线位移传感器71检测平板43的匀速运动状态，以确保平板43处于匀速运动状态，通过力传感器6检测飞机轮胎34在额定载荷下准静态越过障碍物44时所受的冲击载荷

飞机轮胎34越过障碍物44的轮轴中心等效位移

（1）

其中，

S3、对高速越障载荷进行预测：

将步骤S2计算得到的轮轴中心等效位移

飞机多体动力学分析模型的公式如下：

+m/>

其中，

飞机轮胎34的额定载荷范围为10kN，平板43的移动速度v为1m/min。

实施例4：实施例4与实施例3的不同之处在于，实施例4中飞机轮胎34的额定载荷范围为100kN，平板43的移动速度v为5m/min。

实施例5：实施例5与实施例3的不同之处在于，实施例4中飞机轮胎34的额定载荷范围为500kN，平板43的移动速度v为9m/min。

以上实施例中采用的电机42、红外线位移传感器71、力传感器6、液压作动器31均采用市售产品，只要能实现本发明的功能即可，本领域技术人员可根据常规常识选择使用，在此不做特殊限定。