王 靖

(中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所，陜西 西安 710065)

1 引 言

旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)主要用于直升機(jī)旋翼剎車裝置以及超輕型飛機(jī)/無人機(jī)機(jī)輪剎車裝置的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試，為新產(chǎn)品的研制及優(yōu)化提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，直升機(jī)旋翼剎車裝置試驗(yàn)時(shí)要求高轉(zhuǎn)速(3200rpm)、低慣量(100kgm2)的試驗(yàn)條件，而機(jī)輪剎車裝置所需試驗(yàn)條件為低速度(200km/h)、大慣量(306kgm2)。為增加試驗(yàn)臺(tái)的利用率以及試驗(yàn)效率，本文通過慣量設(shè)計(jì)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)用一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)完成上述兩種不同類型剎車裝置的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試。

2 組成及原理

旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)主要由機(jī)械主體臺(tái)架、機(jī)械慣性輪組合系統(tǒng)、電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)、液壓剎車系統(tǒng)以及測(cè)控系統(tǒng)等組成(旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖如圖1所示)。本文重點(diǎn)介紹試驗(yàn)臺(tái)慣量設(shè)計(jì)技術(shù)，慣量設(shè)計(jì)技術(shù)主要指機(jī)械慣量與電慣量匹配設(shè)計(jì)技術(shù)，即機(jī)械慣性輪的慣量以及電機(jī)功率匹配設(shè)計(jì)。

圖1 旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖

旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)械慣性輪采用“主+輔輪”設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的試驗(yàn)裝置，選擇不同的慣性輪配置。主輪與旋轉(zhuǎn)軸通過熱裝固連，用于旋翼剎車裝置動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)；輔輪通過軸承安裝于旋轉(zhuǎn)軸上，采用“主+輔鼓輪”配置(主輪為配重輪，輔輪為機(jī)輪剎車裝置試驗(yàn)時(shí)加載位置)進(jìn)行機(jī)輪剎車裝置動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)。為了滿足試驗(yàn)臺(tái)在能量設(shè)計(jì)范圍內(nèi)慣量無級(jí)差全覆蓋，慣性輪的慣量及電機(jī)功率設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

3 慣性輪慣量及電機(jī)功率設(shè)計(jì)

以某航空旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)為例，其設(shè)計(jì)要求如下：

超輕型飛機(jī)試驗(yàn)要求：最大試驗(yàn)速度Vmax為200km/h；慣性輪半徑R為0.6m；最大減速率amax為2m/s2；模擬慣量范圍為(54～306)kgm2。

根據(jù)上述要求，確定電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN為3000rpm，最高轉(zhuǎn)速nmax為3200rpm，覆蓋超輕型飛機(jī)對(duì)應(yīng)885rpm的試驗(yàn)速度。以下按不同試驗(yàn)對(duì)慣性輪慣量以及電機(jī)匹配功率進(jìn)行設(shè)計(jì)說明。

(1)旋翼剎車試驗(yàn)主輪慣量及電機(jī)功率設(shè)計(jì)

(2)超輕型機(jī)輪剎車試驗(yàn)輔輪慣量及電機(jī)功率設(shè)計(jì)

綜上所述，旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)電機(jī)最大輸出功率為254kW，考慮到電機(jī)使用工況負(fù)荷過載能力的要求，則電機(jī)額定功率為200kW(1.3倍過載)，主鼓輪慣量為52kgm2；輔鼓輪慣量為128kgm2。

4 慣量模擬配置及許用剎車能力

表1、表2為某航空旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)慣量模擬配置，后期根據(jù)試驗(yàn)慣量范圍進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試。

表1 旋翼剎車裝置慣量模擬配置表

表2 超輕型飛機(jī)慣量模擬配置表

依據(jù)上述試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械慣量及電模擬慣量配置，全慣量覆蓋范圍內(nèi)對(duì)許用剎車力矩進(jìn)行校核，如表3、表4所示。旋翼剎車裝置試驗(yàn)時(shí)慣量覆蓋圖如圖2所示，超輕型機(jī)輪剎車試驗(yàn)時(shí)慣量覆蓋圖如圖3所示。

表3 旋翼剎車裝置部分許用剎車力矩

圖2 旋翼剎車裝置試驗(yàn)慣量覆蓋曲線

表4 超輕型機(jī)輪剎車裝置部分許用剎車力矩

圖3 超輕型機(jī)輪剎車試驗(yàn)慣量覆蓋曲線

5 結(jié) 論

旋翼剎車綜合試驗(yàn)臺(tái)后期經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，其機(jī)械慣量及電模擬慣量的配比滿足直升機(jī)旋翼剎車裝置及超輕型飛機(jī)機(jī)輪剎車裝置動(dòng)態(tài)性能測(cè)試試驗(yàn)的要求，并且試驗(yàn)?zāi)芰霸囼?yàn)精度均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，減少了試驗(yàn)臺(tái)的重復(fù)建設(shè)，節(jié)省了資源。