一種掛飛投放系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)

盛鍇等

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

關(guān)鍵詞： 運(yùn)動加載； 連接； 控制； 位移傳感器

中圖分類號： TN606?34 文獻(xiàn)標(biāo)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(jī)按一定的軌跡收放。在收放過程中加載是可靠性試驗(yàn)的新問題。對于這樣一種復(fù)雜的懸掛和收放機(jī)構(gòu)，必須進(jìn)行收放可靠性試驗(yàn)以對其使用的可靠度水平進(jìn)行試驗(yàn)評估。固定式加載方法并不能準(zhǔn)確地反映樣機(jī)在投放過程中的受載情況。為了保證試驗(yàn)滿足掛飛投放系統(tǒng)受載情況的真實(shí)性，提出一種保證樣機(jī)載荷的隨動加載方案。

1 試驗(yàn)要求

某試驗(yàn)件掛飛投放系統(tǒng)要求進(jìn)行1 000次樣機(jī)投放試驗(yàn)，來考核懸掛和收放機(jī)構(gòu)的可靠度，簡化的收放機(jī)構(gòu)示意圖如圖1所示，其中上部連接點(diǎn)及收放作動筒連接于機(jī)身承力框，下部CEE′C′為試驗(yàn)樣機(jī)懸掛平面，試驗(yàn)中將設(shè)計(jì)一個(gè)模擬樣機(jī)與它固定連接。收放機(jī)構(gòu)的控制由設(shè)計(jì)方負(fù)責(zé)，運(yùn)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(yàn)具有如下特點(diǎn)：運(yùn)動軌跡的復(fù)雜性；載荷的多樣性；載荷作用點(diǎn)運(yùn)動軌跡在一個(gè)平面內(nèi)；控制的復(fù)雜性。根據(jù)上述掛飛投放系統(tǒng)的特點(diǎn)，為了準(zhǔn)確反映運(yùn)動軌跡上每個(gè)點(diǎn)的載荷，本文提出實(shí)現(xiàn)這種要求的加載方法。通過改變?nèi)齻€(gè)力控作動筒的載荷來實(shí)現(xiàn)樣機(jī)在不同運(yùn)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(gè)加載點(diǎn)與樣機(jī)壓心的距離；[H]為加載點(diǎn)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(diǎn)到加載接頭的垂直距離。

設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)，[（XA，][YA），][（XB，][YB）]和[（XC，][YC）]分別為[A，][B，][C]與地面的固定點(diǎn)的坐標(biāo)。1#點(diǎn)和4#點(diǎn)為載荷施加點(diǎn)，坐標(biāo)分別為[（X1，][Y1）、][（X4，][Y4）]。

[L]的長度由樣機(jī)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(diǎn)的坐標(biāo)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(jì)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(jì)算出[P1，][P2]和[P3。]

根據(jù)實(shí)際情況飛機(jī)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(cè)邊緣距地面125 mm，假件高度1 050.94 mm，計(jì)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(jì)算出樣機(jī)假件在放下和收上位置時(shí)的[P1，][P2]和[P3。]按任務(wù)書的要求，運(yùn)動過程中載荷大小按[Y]坐標(biāo)線性變化，計(jì)算出運(yùn)動過程中部分位置[P1，][P2]和[P3]的載荷，計(jì)算結(jié)果見表1。

3 兩個(gè)獨(dú)立控制系統(tǒng)的連接

在掛飛投放系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)中，樣機(jī)的運(yùn)動由設(shè)計(jì)方控制，載荷的施加由試驗(yàn)方控制，利用一個(gè)位移傳感器來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相對獨(dú)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(jī)的運(yùn)動而變化，每個(gè)[ΔL]都有相對應(yīng)的[（X1，][Y1）、][（X4，Y4）。]

4 基于命令的信號（SBC）功能的運(yùn)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(gè)通道進(jìn)行加載。掛飛投放系統(tǒng)試驗(yàn)中成功運(yùn)用這項(xiàng)功能對試驗(yàn)件進(jìn)行加載，試驗(yàn)中設(shè)計(jì)4個(gè)力控加載點(diǎn)和1個(gè)位移測量點(diǎn)，1#點(diǎn)為位移測量點(diǎn)，2#～5#為4個(gè)力控加載點(diǎn)并基于1#點(diǎn)位移的變化量而對試驗(yàn)件進(jìn)行加載，通過SBC查表來加載控制的。圖5，圖6為加載點(diǎn)在位移變化時(shí)，對試驗(yàn)件進(jìn)行不同載荷的加載曲線。

5 試驗(yàn)載荷的控制

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

（1） 為了方便統(tǒng)計(jì)樣機(jī)循環(huán)次數(shù)，樣機(jī)每次從最低端開始運(yùn)行；

（2） 試驗(yàn)控制系統(tǒng)首先進(jìn)入加壓狀態(tài)，每個(gè)載荷施加作動筒施加500 N預(yù)緊力，同時(shí)記數(shù)器打開；

（3） 試驗(yàn)控制系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，通知設(shè)計(jì)方開始運(yùn)行；

（4） 試驗(yàn)載荷控制系統(tǒng)根據(jù)位移傳感器變化量[ΔL，]利用計(jì)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(jié) 論

運(yùn)動過程中加載，利用一個(gè)位移傳感器來監(jiān)視樣機(jī)的運(yùn)動位置，利用位移傳感器的反饋，通過計(jì)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(jì)算控制通道精確控制作動筒施加的載荷，整個(gè)試驗(yàn)過程形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，各個(gè)指令及相應(yīng)的反饋都在機(jī)房的精確控制下運(yùn)行，做到了整個(gè)試驗(yàn)過程的可控，大大降低了試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)；加載過程屬于隨動式加載，能夠?qū)崟r(shí)精確反映樣機(jī)在不同位置的受載情況；在加載方面，利用計(jì)算控制通道精確地給出控制命令，加載精度滿足試驗(yàn)要求，保證受載準(zhǔn)確，誤差小于1%。

這種方法不但滿足了試驗(yàn)的各種要求，還使得復(fù)雜的試驗(yàn)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(shè)備就能實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了資金。該加載方法為以后同類型的試驗(yàn)提供了參考。

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