綜合航空慣性剎車(chē)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

康 磊，王甘牛

(中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所，陜西 西安 710065)

1 引 言

綜合航空慣性剎車(chē)試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)對(duì)象主要針對(duì)重載直升機(jī)機(jī)輪剎車(chē)裝置以及輕型飛機(jī)機(jī)輪剎車(chē)裝置，通過(guò)一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)完成兩種不同類(lèi)型對(duì)象的試驗(yàn)。該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于兩種試驗(yàn)對(duì)象試驗(yàn)條件的不同，重載直升機(jī)機(jī)輪剎車(chē)裝置試驗(yàn)時(shí)要求“大慣量、低速度”，輕型飛機(jī)機(jī)輪剎車(chē)裝置試驗(yàn)時(shí)要求“小慣量、高速度”。進(jìn)行綜合航空慣性剎車(chē)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，需要滿足上述不同的試驗(yàn)條件。

2 結(jié)構(gòu)組成及原理

綜合航空慣性試驗(yàn)臺(tái)主要由鼓輪組合系統(tǒng)(模擬道面)、機(jī)械加載系統(tǒng)、電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)(模擬速度)、液壓系統(tǒng)、伺服剎車(chē)系統(tǒng)等組成，綜合航空慣性剎車(chē)試驗(yàn)臺(tái)如圖1所示。

圖1 綜合航空慣性剎車(chē)試驗(yàn)臺(tái)

該試驗(yàn)臺(tái)與其他慣性試驗(yàn)臺(tái)的主要區(qū)別在于，鼓輪組合系統(tǒng)由兩片鼓輪組成，“主鼓輪”主要用于輕型飛機(jī)機(jī)輪剎車(chē)裝置試驗(yàn)，“主+輔鼓輪”主要用于重載直升機(jī)機(jī)輪剎車(chē)試驗(yàn)。同時(shí)，該試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)軸設(shè)置減速箱，當(dāng)進(jìn)行輕型飛機(jī)試驗(yàn)時(shí)，需要高轉(zhuǎn)速、小扭矩，此時(shí)減速比設(shè)為1；進(jìn)行重載直升機(jī)試驗(yàn)時(shí)，需要低轉(zhuǎn)速、大扭矩，減速比設(shè)為3，從而分別滿足兩種不同的試驗(yàn)條件。

2.1 鼓輪組合系統(tǒng)

鼓輪組合系統(tǒng)由膜片式聯(lián)軸器、減速機(jī)、動(dòng)態(tài)扭矩計(jì)及其支架、主鼓輪、輔鼓輪、軸、軸承、軸承座等組成。電機(jī)通過(guò)膜片式聯(lián)軸器與減速機(jī)連接，減速機(jī)通過(guò)法蘭與動(dòng)態(tài)扭矩計(jì)連接，動(dòng)態(tài)扭矩計(jì)右端通過(guò)法蘭與另一半聯(lián)軸器連接，該半聯(lián)軸器與鼓輪軸用平鍵連接，主鼓輪與軸通過(guò)過(guò)盈配合傳遞扭矩，輔鼓輪內(nèi)孔與軸承配合并安裝于軸上。鼓輪系統(tǒng)主體模型如圖2所示。

圖2 鼓輪系統(tǒng)主體模型

2.2 機(jī)械加載系統(tǒng)

機(jī)械加載系統(tǒng)由移動(dòng)加載框架、加載軸及搖臂、軸承、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌、加載液壓缸及球頭鉸鏈、后支座、大底座等組成。工作時(shí)加載液壓缸推動(dòng)移動(dòng)加載框架帶動(dòng)機(jī)輪沿直線導(dǎo)軌向前運(yùn)動(dòng)，機(jī)輪輪胎水平壓在主鼓輪上進(jìn)行剎車(chē)試驗(yàn)。加載框架如圖3所示。

圖3 加載框架

2.3 電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)

電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)是試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力系統(tǒng)，不僅需要帶動(dòng)鼓輪旋轉(zhuǎn)為試驗(yàn)臺(tái)提供符合要求的轉(zhuǎn)速，還需要通過(guò)電機(jī)輸出扭矩模擬飛機(jī)慣量，從而使機(jī)械慣量與電慣量相結(jié)合，滿足飛機(jī)機(jī)輪剎車(chē)試驗(yàn)的要求。

電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)分為直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與交流變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，考慮到交流變頻系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、利用率廣泛、交流電機(jī)易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，本文中試驗(yàn)臺(tái)采用交流變頻驅(qū)動(dòng)方案，設(shè)計(jì)為ABB全數(shù)字變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 全數(shù)字變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理架構(gòu)

2.4 液壓系統(tǒng)

液壓加載系統(tǒng)含有加載泵站、伺服加載單元和靜力矩單元，伺服加載單元用以推動(dòng)托架對(duì)輪胎進(jìn)行加載，具有位控、力控和快速退回功能；靜力矩單元主要用于試驗(yàn)臺(tái)靜力矩試驗(yàn)，采用液壓作動(dòng)方式。液壓伺服加載及靜力矩系統(tǒng)原理如圖5所示。

圖5 液壓伺服加載及靜力矩系統(tǒng)原理

2.5 伺服剎車(chē)系統(tǒng)

伺服剎車(chē)系統(tǒng)主要指液壓伺服剎車(chē)系統(tǒng)，涵蓋泵站、管路、控制閥組及相關(guān)傳感器等，主要完成剎車(chē)裝置液壓伺服剎車(chē)控制功能，剎車(chē)介質(zhì)采用15#紅油。液壓伺服剎車(chē)原理如圖6所示。

圖6 液壓伺服剎車(chē)原理

3 結(jié) 論

綜合航空慣性剎車(chē)試驗(yàn)臺(tái)不僅能夠完成重載直升機(jī)機(jī)輪剎車(chē)裝置動(dòng)態(tài)性能測(cè)試，還可以完成輕型飛機(jī)機(jī)輪剎車(chē)裝置動(dòng)態(tài)性能測(cè)試。試驗(yàn)臺(tái)最大試驗(yàn)?zāi)芰靠蛇_(dá)10MJ，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)300km/h，可覆蓋目前所有相關(guān)機(jī)型的試驗(yàn)。