一种挂飞投放系统试验技术

盛锴等

摘 要： 根据某试验件挂飞投放系统可靠性试验中要求，试验件需在运动过程中进行加载控制，并随着运动轨迹不同其试验件受载情况也不同，为了满足试验所需要求从而提出一种新的试验加载方法——基于信号的命令试验技术。通过该基于信号的命令试验技术来保证其挂飞投放系统收放过程中载荷的计算方法、两个独立系统之间的连接正确性，满足试验件所需提出的试验要求。

关键词： 运动加载； 连接； 控制； 位移传感器

中图分类号： TN606?34 文献标识码： A 文章编号： 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

挂飞投放系统在一定的飞行高度和速度下，投放挂飞样机按一定的轨迹收放。在收放过程中加载是可靠性试验的新问题。对于这样一种复杂的悬挂和收放机构，必须进行收放可靠性试验以对其使用的可靠度水平进行试验评估。固定式加载方法并不能准确地反映样机在投放过程中的受载情况。为了保证试验满足挂飞投放系统受载情况的真实性，提出一种保证样机载荷的随动加载方案。

1 试验要求

某试验件挂飞投放系统要求进行1 000次样机投放试验，来考核悬挂和收放机构的可靠度，简化的收放机构示意图如图1所示，其中上部连接点及收放作动筒连接于机身承力框，下部CEE′C′为试验样机悬挂平面，试验中将设计一个模拟样机与它固定连接。收放机构的控制由设计方负责，运动轨迹见图2。

2 挂飞投放系统加载方法

挂飞投放系统试验具有如下特点：运动轨迹的复杂性；载荷的多样性；载荷作用点运动轨迹在一个平面内；控制的复杂性。根据上述挂飞投放系统的特点，为了准确反映运动轨迹上每个点的载荷，本文提出实现这种要求的加载方法。通过改变三个力控作动筒的载荷来实现样机在不同运动位置的[Qx，][Qy]和[Mz]的施加，施加方法见图3。

图3中：[L]为其中一个加载点与样机压心的距离；[H]为加载点与地面的距离；[α]为载荷[P1]与水平面的夹角；[β]为载荷[P2]与水平面的夹角；[θ]为载荷[P3]与水平面的夹角；[M]为航向载荷作用点到加载接头的垂直距离。

设计原则：由[P1，][P2]和[P3]产生的航向载荷来施加[Qx，]产生的垂向载荷来施加[Qy、]假件重量[G、][Mz]及[Qx]产生的矩。[A，][B，][C]三点在同一水平面内。

[A，][B，][C]分别为[P1，][P2]和[P3]与地面的固定点，[（XA，][YA），][（XB，][YB）]和[（XC，][YC）]分别为[A，][B，][C]与地面的固定点的坐标。1#点和4#点为载荷施加点，坐标分别为[（X1，][Y1）、][（X4，][Y4）]。

[L]的长度由样机收上状态来的[Qy、][M]和假件重量[G]确定。即：

[L=（Mz-Qx?M）（Qy-G）]

根据[A，][B，][C]三点的坐标及高度[H]可以确定[α，][β]和[θ。]

[α=arctgHX1-XA]

[β=arctgHXB-X1]

[θ=arctgHX4-XC]

[P1，][P2]和[P3]的计算公式如下：

[P1sinα+P2sin β+P3sinθ=Qy+G] （1）

[P1cosα-P2cosβ+P3cosθ=Qx] （2）

[（P1sinα+P2sinβ）L=Mz-Qx×525.47] （3）

由以上方程联立就可以计算出[P1，][P2]和[P3。]

根据实际情况飞机支持高度为5 250 mm，由于空间限制，采用倒向滑轮加载，倒向滑轮下侧边缘距地面125 mm，假件高度1 050.94 mm，计算出放下状态[H]高度为953 mm，收上状态H高度为2 578 mm。假件重量为2 600 kg，再施加400 kg的配重，则[G]总重量为3 000 kg。依据上述的公式和已知数据，计算出样机假件在放下和收上位置时的[P1，][P2]和[P3。]按任务书的要求，运动过程中载荷大小按[Y]坐标线性变化，计算出运动过程中部分位置[P1，][P2]和[P3]的载荷，计算结果见表1。

3 两个独立控制系统的连接

在挂飞投放系统可靠性试验中，样机的运动由设计方控制，载荷的施加由试验方控制，利用一个位移传感器来实现两个相对独立控制系统的连接，连接方法见图4。

位移传感器变化量[ΔL]随样机的运动而变化，每个[ΔL]都有相对应的[（X1，][Y1）、][（X4，Y4）。]

4 基于命令的信号（SBC）功能的运用

基于MTS公司的协调加载控制系统中的SBC（Single?Based Command）功能，该功能是通过查表的形式对某个通道进行加载。挂飞投放系统试验中成功运用这项功能对试验件进行加载，试验中设计4个力控加载点和1个位移测量点，1#点为位移测量点，2#～5#为4个力控加载点并基于1#点位移的变化量而对试验件进行加载，通过SBC查表来加载控制的。图5，图6为加载点在位移变化时，对试验件进行不同载荷的加载曲线。

5 试验载荷的控制

挂飞投放系统可靠性试验，要求试验加载控制与投放系统运动保持同步，即投放系统作动筒运动、试验加载控制运行；投放系统作动筒保持、试验加载控制保持等待。为了满足投放系统可靠性试验要求，采取以下控制方法：

（1） 为了方便统计样机循环次数，样机每次从最低端开始运行；

（2） 试验控制系统首先进入加压状态，每个载荷施加作动筒施加500 N预紧力，同时记数器打开；

（3） 试验控制系统进入运行状态后，通知设计方开始运行；

（4） 试验载荷控制系统根据位移传感器变化量[ΔL，]利用计算控制通道依据公式（1）～（3）精确控制作动筒施加的载荷。

6 结 论

运动过程中加载，利用一个位移传感器来监视样机的运动位置，利用位移传感器的反馈，通过计算控制通道给出控制命令，保证载荷随位置的变化而变化；利用计算控制通道精确控制作动筒施加的载荷，整个试验过程形成一个闭环系统，各个指令及相应的反馈都在机房的精确控制下运行，做到了整个试验过程的可控，大大降低了试验风险；加载过程属于随动式加载，能够实时精确反映样机在不同位置的受载情况；在加载方面，利用计算控制通道精确地给出控制命令，加载精度满足试验要求，保证受载准确，误差小于1%。

这种方法不但满足了试验的各种要求，还使得复杂的试验简单化，并且加载简单方便，不需要加工大量的专用件，利用现有设备就能实现，节约了资金。该加载方法为以后同类型的试验提供了参考。

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