盛鍇等

摘 要： 根據(jù)某試驗件掛飛投放系統(tǒng)可靠性試驗中要求，試驗件需在運動過程中進行加載控制，并隨著運動軌跡不同其試驗件受載情況也不同，為了滿足試驗所需要求從而提出一種新的試驗加載方法——基于信號的命令試驗技術。通過該基于信號的命令試驗技術來保證其掛飛投放系統(tǒng)收放過程中載荷的計算方法、兩個獨立系統(tǒng)之間的連接正確性，滿足試驗件所需提出的試驗要求。

關鍵詞： 運動加載； 連接； 控制； 位移傳感器

中圖分類號： TN606?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）05?0117?03

Testing technology for a flying delivery system

SHENG Kai1， 2， ZHU Ya?hui1， 2， ZHANG Yong?xing1， 2

（1. The Eighth Lab， Aircraft Strength Research Institute of AVIC， Xian 710065， China；

2. Full Scale Aircraft Structural Statics/Fatigue Lab， Aircraft Strength Research Institute of AVIC， Xian 710065，China）

Abstract： According to the reliability test requirements of a test piece flying delivery system， the load control is required for test piece in the process of movement. In order to meet the test requirements， a new test loading method （command test technique based on signal） is put forward. The load calculation method for the flying payload delivery system and properly connection of the two independent system are ensured in the process of retraction and delivery through this test technique based on signal to meet the requirements of the test piece.

Keywords： exercise load； connection； control； displacement sensor

0 引 言

掛飛投放系統(tǒng)在一定的飛行高度和速度下，投放掛飛樣機按一定的軌跡收放。在收放過程中加載是可靠性試驗的新問題。對于這樣一種復雜的懸掛和收放機構，必須進行收放可靠性試驗以對其使用的可靠度水平進行試驗評估。固定式加載方法并不能準確地反映樣機在投放過程中的受載情況。為了保證試驗滿足掛飛投放系統(tǒng)受載情況的真實性，提出一種保證樣機載荷的隨動加載方案。

1 試驗要求

某試驗件掛飛投放系統(tǒng)要求進行1 000次樣機投放試驗，來考核懸掛和收放機構的可靠度，簡化的收放機構示意圖如圖1所示，其中上部連接點及收放作動筒連接于機身承力框，下部CEE′C′為試驗樣機懸掛平面，試驗中將設計一個模擬樣機與它固定連接。收放機構的控制由設計方負責，運動軌跡見圖2。

2 掛飛投放系統(tǒng)加載方法

掛飛投放系統(tǒng)試驗具有如下特點：運動軌跡的復雜性；載荷的多樣性；載荷作用點運動軌跡在一個平面內(nèi)；控制的復雜性。根據(jù)上述掛飛投放系統(tǒng)的特點，為了準確反映運動軌跡上每個點的載荷，本文提出實現(xiàn)這種要求的加載方法。通過改變?nèi)齻€力控作動筒的載荷來實現(xiàn)樣機在不同運動位置的[Qx，][Qy]和[Mz]的施加，施加方法見圖3。

圖3中：[L]為其中一個加載點與樣機壓心的距離；[H]為加載點與地面的距離；[α]為載荷[P1]與水平面的夾角；[β]為載荷[P2]與水平面的夾角；[θ]為載荷[P3]與水平面的夾角；[M]為航向載荷作用點到加載接頭的垂直距離。

設計原則：由[P1，][P2]和[P3]產(chǎn)生的航向載荷來施加[Qx，]產(chǎn)生的垂向載荷來施加[Qy、]假件重量[G、][Mz]及[Qx]產(chǎn)生的矩。[A，][B，][C]三點在同一水平面內(nèi)。

[A，][B，][C]分別為[P1，][P2]和[P3]與地面的固定點，[（XA，][YA），][（XB，][YB）]和[（XC，][YC）]分別為[A，][B，][C]與地面的固定點的坐標。1#點和4#點為載荷施加點，坐標分別為[（X1，][Y1）、][（X4，][Y4）]。

[L]的長度由樣機收上狀態(tài)來的[Qy、][M]和假件重量[G]確定。即：

[L=（Mz-Qx?M）（Qy-G）]

根據(jù)[A，][B，][C]三點的坐標及高度[H]可以確定[α，][β]和[θ。]

[α=arctgHX1-XA]

[β=arctgHXB-X1]

[θ=arctgHX4-XC]

[P1，][P2]和[P3]的計算公式如下：

[P1sinα+P2sin β+P3sinθ=Qy+G] （1）

[P1cosα-P2cosβ+P3cosθ=Qx] （2）

[（P1sinα+P2sinβ）L=Mz-Qx×525.47] （3）

由以上方程聯(lián)立就可以計算出[P1，][P2]和[P3。]

根據(jù)實際情況飛機支持高度為5 250 mm，由于空間限制，采用倒向滑輪加載，倒向滑輪下側邊緣距地面125 mm，假件高度1 050.94 mm，計算出放下狀態(tài)[H]高度為953 mm，收上狀態(tài)H高度為2 578 mm。假件重量為2 600 kg，再施加400 kg的配重，則[G]總重量為3 000 kg。依據(jù)上述的公式和已知數(shù)據(jù)，計算出樣機假件在放下和收上位置時的[P1，][P2]和[P3。]按任務書的要求，運動過程中載荷大小按[Y]坐標線性變化，計算出運動過程中部分位置[P1，][P2]和[P3]的載荷，計算結果見表1。

3 兩個獨立控制系統(tǒng)的連接

在掛飛投放系統(tǒng)可靠性試驗中，樣機的運動由設計方控制，載荷的施加由試驗方控制，利用一個位移傳感器來實現(xiàn)兩個相對獨立控制系統(tǒng)的連接，連接方法見圖4。

位移傳感器變化量[ΔL]隨樣機的運動而變化，每個[ΔL]都有相對應的[（X1，][Y1）、][（X4，Y4）。]

4 基于命令的信號（SBC）功能的運用

基于MTS公司的協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)中的SBC（Single?Based Command）功能，該功能是通過查表的形式對某個通道進行加載。掛飛投放系統(tǒng)試驗中成功運用這項功能對試驗件進行加載，試驗中設計4個力控加載點和1個位移測量點，1#點為位移測量點，2#～5#為4個力控加載點并基于1#點位移的變化量而對試驗件進行加載，通過SBC查表來加載控制的。圖5，圖6為加載點在位移變化時，對試驗件進行不同載荷的加載曲線。

5 試驗載荷的控制

掛飛投放系統(tǒng)可靠性試驗，要求試驗加載控制與投放系統(tǒng)運動保持同步，即投放系統(tǒng)作動筒運動、試驗加載控制運行；投放系統(tǒng)作動筒保持、試驗加載控制保持等待。為了滿足投放系統(tǒng)可靠性試驗要求，采取以下控制方法：

（1） 為了方便統(tǒng)計樣機循環(huán)次數(shù)，樣機每次從最低端開始運行；

（2） 試驗控制系統(tǒng)首先進入加壓狀態(tài)，每個載荷施加作動筒施加500 N預緊力，同時記數(shù)器打開；

（3） 試驗控制系統(tǒng)進入運行狀態(tài)后，通知設計方開始運行；

（4） 試驗載荷控制系統(tǒng)根據(jù)位移傳感器變化量[ΔL，]利用計算控制通道依據(jù)公式（1）～（3）精確控制作動筒施加的載荷。

6 結 論

運動過程中加載，利用一個位移傳感器來監(jiān)視樣機的運動位置，利用位移傳感器的反饋，通過計算控制通道給出控制命令，保證載荷隨位置的變化而變化；利用計算控制通道精確控制作動筒施加的載荷，整個試驗過程形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，各個指令及相應的反饋都在機房的精確控制下運行，做到了整個試驗過程的可控，大大降低了試驗風險；加載過程屬于隨動式加載，能夠實時精確反映樣機在不同位置的受載情況；在加載方面，利用計算控制通道精確地給出控制命令，加載精度滿足試驗要求，保證受載準確，誤差小于1%。

這種方法不但滿足了試驗的各種要求，還使得復雜的試驗簡單化，并且加載簡單方便，不需要加工大量的專用件，利用現(xiàn)有設備就能實現(xiàn)，節(jié)約了資金。該加載方法為以后同類型的試驗提供了參考。

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