飛行器推力模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】飛行器推力模擬系統(tǒng)，該飛行器推力模擬系統(tǒng)包括安裝于被測試設(shè)備上的力傳感器，對被測試設(shè)備瞬間施力的正階躍力發(fā)生裝置，使被測試設(shè)備持續(xù)承受波動力的平衡段波動裝置，和使附加于被測試設(shè)備上的外力瞬間消失的負階躍力發(fā)生裝置；負階躍力發(fā)生裝置位于正階躍力發(fā)生裝置和被測試設(shè)備之間，正階躍力發(fā)生裝置的另一端抵緊能夠防止系統(tǒng)移位的承力墻。本實用新型具有非點火方式、參數(shù)可控、廉價的優(yōu)點。
【專利說明】飛行器推力模擬系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種飛行器推力模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]動力推進系統(tǒng)是火箭、導(dǎo)彈等自主推進飛行器的動力來源，其性能決定了飛行器的飛行距離和搭載設(shè)備的能力。該種飛行器從發(fā)射升空、慣導(dǎo)飛行到抵達目標需要經(jīng)歷三種推力過程，首先獲得一個升空的瞬態(tài)正階躍力、然后是在慣導(dǎo)飛行中承受的波動持續(xù)推力、最后是抵達目標撤銷動力后承受的負階躍力。這三種受力模式對飛行器結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計提出了較高的要求。為了測試設(shè)計的飛行器是否滿足設(shè)計要求，必須在使用前進行必要的試驗飛行，然而大量的點火飛行試驗需要巨額的成本投入。此外，推進器的型號也越來越多。不同型號推進器推力的上升沿時間、作用時間和下降沿時間以及輸出推力大小都各不相同，如果采用點火方式是無法控制這些參數(shù)的。建立可以采用非點火方式、參數(shù)可控、廉價模擬三種飛行階段推力過程的飛行器推力模擬系統(tǒng)，對設(shè)計高性能的飛行器推進器系統(tǒng)具有重要的意義。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了克服現(xiàn)有點火飛行試驗方式，成本高、推力參數(shù)不可控等缺點，本實用新型提供了一種采用非點火方式、參數(shù)可控、廉價的推進器推力模擬系統(tǒng)。
[0004]飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:該飛行器推力模擬系統(tǒng)包括安裝于被測試設(shè)備上的力傳感器，對被測試設(shè)備瞬間施力的正階躍力發(fā)生裝置，使被測試設(shè)備持續(xù)承受波動力的平衡段波動裝置，和使附加于被測試設(shè)備上的外力瞬間消失的負階躍力發(fā)生裝置；
[0005]負階躍力發(fā)生裝置位于正階躍力發(fā)生裝置和被測試設(shè)備之間，正階躍力發(fā)生裝置的另一端抵緊能夠防止系統(tǒng)移位的承力墻。
[0006]進一步，正階躍力發(fā)生裝置包括密封的正階躍氣壓缸、正階躍氣壓控制回路和監(jiān)測正階躍氣壓缸內(nèi)腔壓力的第二壓力傳感器；
[0007]正階躍氣壓缸與被測試設(shè)備之間設(shè)置帶有氣壓活塞的中間氣壓缸，氣壓活塞上固定有活塞桿，活塞桿頂推力傳感器；氣壓活塞將中間氣壓缸的內(nèi)腔分隔為第一氣壓腔和第二氣壓腔；第一氣壓腔連接中間氣壓控制回路；
[0008]第一氣壓腔和正階躍氣壓缸之間設(shè)有相互連通的加載通道，加載通道設(shè)有加載閥；第一氣壓腔設(shè)有卸荷口，負階躍力發(fā)生裝置設(shè)于卸荷口處。
[0009]進一步，加載通道包括開設(shè)于正階躍氣壓缸的第一加載口和開設(shè)于第一氣壓腔的第二加載口，第一加載口和第二加載口對位，加載閥設(shè)置于第一加載口處。
[0010]進一步，加載閥包括與第一加載口適配的加載閥體和帶動加載閥體運動以封閉或開啟第一加載口的閥體驅(qū)動機構(gòu)，閥體驅(qū)動機構(gòu)包括具有加載活塞的加載缸、固定于加載活塞上的閥桿、監(jiān)測加載缸內(nèi)壓力的加載缸壓力傳感器和加載壓力控制回路，閥桿與加載閥體固定連接；加載缸固定于正階躍氣壓缸內(nèi)。[0011]進一步，閥體驅(qū)動機構(gòu)為氣壓系統(tǒng)，加載活塞將加載缸分隔為第一加載氣腔和第二加載氣腔，閥桿設(shè)于第二加載氣腔，閥桿上套接有加載彈簧，加載彈簧位于加載活塞和第二加載氣腔的腔壁之間；第一加載氣腔與外界氣源連通，第二加載氣腔設(shè)有連通正階躍氣壓缸內(nèi)腔的第二連通氣孔；第一加載氣腔設(shè)有連通正階躍氣壓缸內(nèi)腔的第一連通氣孔，第一連通氣孔上設(shè)有允許氣流經(jīng)第一加載氣腔進入正階躍氣壓缸內(nèi)腔的第一單向閥。
[0012]進一步，第一單向閥包括與加載缸密封連接的閥座、與第一連通氣孔配合的閥球、和連接閥座與閥球的第一單向閥彈簧，閥座與加載缸圍成一個充氣腔，閥座上設(shè)有連通充氣腔與正階躍氣壓缸內(nèi)腔的充氣通道。
[0013]進一步，中間氣壓缸控制回路包括監(jiān)測第一氣壓腔內(nèi)壓力的第三壓力傳感器，向第一氣壓腔進氣的進氣控制通路和使第一氣壓腔內(nèi)的氣體外泄的泄氣控制通路；進氣控制通路和泄氣控制通路受控于氣壓控制器，力傳感器獲取的壓力信號反饋至氣壓控制器中，氣壓控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有需要模擬的輸出力模型，氣壓控制器通過比對力傳感器反饋的實際推力信號和輸出力模型來控制進氣和泄氣；該中間氣壓缸控制回路作為平衡段波動裝置。
[0014]或者，正階躍氣壓缸內(nèi)設(shè)有將其內(nèi)腔分隔為氣壓內(nèi)腔和波動力內(nèi)腔的波動力活塞，波動力活塞的端面與正階躍氣壓缸的端面之間有間隙，該間隙成為允許工作介質(zhì)進入的介質(zhì)通道；波動力內(nèi)腔設(shè)有能夠推動波動力活塞運動的第一伺服閥；
[0015]力傳感器獲取的實際推力信號反饋至第一伺服閥，第一伺服閥根據(jù)該實際推力信號調(diào)整波動力內(nèi)腔的介質(zhì)流量和壓力使氣壓活塞往復(fù)運動；
[0016]波動力活塞和波動力控制系統(tǒng)形成平衡段波動裝置。
[0017]進一步，第一氣壓腔內(nèi)設(shè)有向內(nèi)延伸的凸臺，第二加載口設(shè)置于該凸臺，凸臺上還設(shè)有連通第二加載口和第一氣壓腔的氣流通道。
[0018]進一步，第二氣壓腔連通儲氣罐，儲氣罐與外界氣源連接。
[0019]進一步，負階躍力發(fā)生裝置包括與卸荷口適配的卸荷閥和帶動卸荷閥運動以封閉或開啟卸荷口的卸荷機構(gòu)，卸荷機構(gòu)位于卸荷閥下方，卸荷機構(gòu)上下運動帶動卸荷閥封閉和開啟卸荷口。
[0020]進一步,卸荷閥包括與卸荷口適配的卸荷閥體、閥體安裝座和帶動卸荷閥體運動以封閉或開啟卸荷口的卸荷機構(gòu)；卸荷閥體可滑動地安裝于閥體安裝座上；
[0021]所述的卸荷機構(gòu)包括液壓缸、與液壓缸適配的液壓活塞和頂推閥體的頂推機構(gòu)，液壓活塞與頂推機構(gòu)連接；液壓缸與閥體安裝座固定連接。
[0022]進一步，卸荷閥體與閥體安裝座可滑動連接，卸荷閥體包括與卸荷口配合的堵頭、閥體底盤和連接堵頭與底盤的連接桿，閥體安裝座設(shè)有容納底盤的容納腔，容納腔的頂板開設(shè)有允許連接桿貫穿的閥體通孔，底盤在容納腔的高度方向上下滑動，容納腔的底部設(shè)有阻止卸荷閥體脫離的限位板；
[0023]卸荷機構(gòu)向上頂推卸荷閥體的底盤使堵頭封閉卸荷口。
[0024]進一步，所述的卸荷機構(gòu)包括液壓缸、與液壓缸適配的液壓活塞和頂推閥體底盤的頂推機構(gòu)，液壓活塞與頂推機構(gòu)連接。
[0025]進一步，限位板上設(shè)有通油孔；液壓活塞呈管狀，液壓活塞的頂部外露于液壓缸，液壓活塞上升到最高位置時液壓活塞的管腔與容納腔連通形成密封的頂推油腔，液壓缸上開設(shè)有連通頂推油腔的進油通道和出油通道，液壓活塞上升、進油通道開啟且出油通道關(guān)閉，液壓活塞下降、進油通道關(guān)閉且出油通道開啟；
[0026]卸荷閥體與閥體安裝座之間設(shè)有彈簧。
[0027]進一步，液壓活塞的外表面設(shè)有一圈向外延伸的凸緣，凸緣將液壓缸內(nèi)腔分隔為上液壓子腔和下液壓子腔，液壓子腔與控制液壓活塞上下運動的液壓控制回路連接；
[0028]進油通道位于液壓缸內(nèi)腔之下，出油通道位于液壓缸內(nèi)腔之上；
[0029]閥體安裝座上固定有液路密封板，液路密封板位于限位板下方，液路密封板上設(shè)有與液壓活塞適配的過油孔。所謂過油孔與液壓活塞適配，是指液壓活塞上升在最高位置時，液壓活塞的頂緣與過油孔的孔壁完全貼合，液壓活塞的管腔與過油孔連通。
[0030]進一步，液壓缸內(nèi)設(shè)有三段階梯孔，下段階梯孔與液壓活塞的管體適配，中段階梯孔與液壓活塞的凸緣適配，上段階梯孔和中段階梯孔之間具有蓋板，蓋板和中段階梯孔形成液壓缸內(nèi)腔，蓋板上設(shè)有允許液壓活塞外露的通孔；
[0031]下段階梯孔連通進油通道，上段階梯孔連通出油通道。
[0032]進一步，閥體安裝座與中間氣壓缸之間設(shè)有卸荷閥座，卸荷閥座中空且與中間氣壓缸固定連接，卸荷閥座、閥體安裝座和中間氣壓缸圍合成卸荷腔，卸荷腔具有與外界連通的排氣口，排氣口上設(shè)有第四消聲器。
[0033]本實用新型的技術(shù)構(gòu)思是:為了模擬飛行器飛行過程中的推力變化，本實用新型的工作過程分為三個步驟:1)產(chǎn)生一個上升段作用時間可調(diào)、幅值可調(diào)的正階躍力；2)將這個力保持一段時間(輸出力處于平衡段)，并在原有輸出力的基礎(chǔ)上添加一個頻率和幅值可調(diào)的波動推力；3)最后產(chǎn)生一個下降段作用時間可調(diào)的負階躍力。
[0034]下面具體說明幾個步驟:
[0035]I)正階躍力的實現(xiàn)原理:關(guān)閉加載閥，使正階躍氣壓缸內(nèi)腔的壓力升高，等正階躍氣壓缸內(nèi)腔的壓力滿足要求后，迅速打開加載閥，正階躍氣壓缸內(nèi)腔的氣體迅速膨脹到第一氣壓腔中，第一氣壓腔的容積遠小于正階躍氣壓缸內(nèi)腔的容積，因此，氣體膨脹導(dǎo)致的正階躍氣壓缸內(nèi)腔的壓力降低很小。由于氣體膨脹的速度很快，第一氣壓腔內(nèi)的壓力迅速上升并穩(wěn)定，實現(xiàn)正階躍力的加載。
[0036]2)平衡段波動推力的實現(xiàn)原理:波動推力的實現(xiàn)有兩種方式，第一種方式是通過調(diào)節(jié)中間氣壓缸控制回路向第一氣壓腔內(nèi)輸入的氣體量來改變第一氣壓腔內(nèi)部的氣壓，從而使氣壓活塞的輸出推力發(fā)生波動。
[0037]第二種方式是通過改變正階躍氣壓缸內(nèi)腔的容積實現(xiàn)。具體來說，根據(jù)氣體狀態(tài)方程，氣體的體積變化會導(dǎo)致壓力變化，通過使正階躍氣壓缸內(nèi)腔的容積發(fā)生波動可以使正階躍氣壓缸內(nèi)腔和第一氣壓腔內(nèi)的壓力發(fā)生波動，從而使氣壓活塞的輸出推力發(fā)生波動；因此，在正階躍氣壓缸內(nèi)腔的左側(cè)的波動力內(nèi)腔中裝配波動力活塞，向波動力內(nèi)腔通入液壓油，使波動力活塞發(fā)生來回往復(fù)運動，導(dǎo)致正階躍氣壓缸內(nèi)腔和第一氣壓腔內(nèi)的氣壓發(fā)生波動，從而使氣壓活塞的輸出推力發(fā)生波動。
[0038]3)負階躍力的實現(xiàn)原理:關(guān)閉加載閥，第一氣壓腔和正階躍氣壓缸內(nèi)腔不能連通，由于第一氣壓腔的容積很小，所需要的放氣時間很短，第一氣壓腔內(nèi)的氣壓下降很快，氣壓活塞的輸出推力迅速下降；同時，氣壓活塞在第二氣壓腔內(nèi)的氣壓作用下迅速向左移動，與被測試設(shè)備和力傳感器脫開聯(lián)接，實現(xiàn)負階躍力的卸載。
[0039]推力由氣壓活塞輸出，為了使氣壓活塞的推力可靠輸出，在裝置的左邊安裝有承力墻，避免在推力加載后裝置發(fā)生左移的情況。
[0040]本實用新型利用飛行器推力模擬系統(tǒng)的輸出力波形和經(jīng)過推進器本體后的力的波形可以實現(xiàn)對推進器本體頻響特性的測試。
[0041]本實用新型具有推力上升沿時間、作用時間、下降沿時間以及輸出推力大小等參數(shù)可控的優(yōu)點，且采用非點火方式，試驗成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是采用第一種波動推力實現(xiàn)方式的機械原理圖。
[0043]圖2是加載閥封閉加載通道的示意圖。
[0044]圖3是加載閥開啟加載通道的示意圖。
[0045]圖4是卸荷閥脫離卸荷口的示意圖。
[0046]圖5是卸荷閥封閉卸荷口的示意圖。
[0047]圖6是卸荷閥的示意圖。
[0048]圖7是采用第二種波動推力實現(xiàn)方式的機械原理圖。
【具體實施方式】
[0049]實施例一
[0050]參照圖1-6
[0051]飛行器推力模擬系統(tǒng)，包括安裝于被測試設(shè)備I上的力傳感器2，對被測試設(shè)備I瞬間施力的正階躍力發(fā)生裝置，使被測試設(shè)備I持續(xù)承受波動力的平衡段波動裝置，和使附加于被測試設(shè)備I上的外力瞬間消失的負階躍力發(fā)生裝置；
[0052]負階躍力發(fā)生裝置位于正階躍力發(fā)生裝置和被測試設(shè)備I之間，正階躍力發(fā)生裝置的另一端抵緊能夠防止系統(tǒng)移位的承力墻6。
[0053]正階躍力發(fā)生裝置包括密封的正階躍氣壓缸31、正階躍氣壓控制回路和監(jiān)測正階躍氣壓缸內(nèi)腔壓力的第二壓力傳感器B ;正階躍氣壓控制回路包括允許正階躍氣壓缸31內(nèi)的氣體外排的第三開關(guān)閥k3和第二安全閥a2，第三開關(guān)閥k3與第二壓力傳感器B連通。第三開關(guān)閥k3與大氣之間設(shè)有第二消音器x2。
[0054]正階躍氣壓缸31與被測試設(shè)備I之間設(shè)置帶有氣壓活塞42的中間氣壓缸41，氣壓活塞42上固定有活塞桿43，活塞桿43頂推力傳感器2 ;氣壓活塞42將中間氣壓缸41的內(nèi)腔分隔為第一氣壓腔441和第二氣壓腔442 ;第一氣壓腔441連接中間氣壓控制回路。
[0055]第一氣壓腔441和正階躍氣壓缸31之間設(shè)有相互連通的加載通道，加載通道設(shè)有加載閥；第一氣壓腔441設(shè)有卸荷口 4411，負階躍力發(fā)生裝置設(shè)于卸荷口 4411處。
[0056]加載通道包括開設(shè)于正階躍氣壓缸31的第一加載口 311和開設(shè)于第一氣壓腔441的第二加載口 4412,第一加載口 311和第二加載口 4412對位,加載閥設(shè)置于第一加載口311 處。
[0057]加載閥包括與第一加載口 311適配的加載閥體71和帶動加載閥體71運動以封閉或開啟第一加載口 311的閥體驅(qū)動機構(gòu)，閥體驅(qū)動機構(gòu)包括具有加載活塞72的加載缸73、固定于加載活塞72上的閥桿74、監(jiān)測加載缸73內(nèi)腔壓力的第一壓力傳感器A和加載壓力控制回路，閥桿74與加載閥體71固定連接；加載缸73固定于正階躍氣壓缸31內(nèi)。[0058]閥體驅(qū)動機構(gòu)為氣壓系統(tǒng)，加載活塞72將加載缸73分隔為第一加載氣腔731和第二加載氣腔732，閥桿74設(shè)于第二加載氣腔732，閥桿74上套接有加載彈簧75，加載彈簧75位于加載活塞72和第二加載氣腔732的腔壁之間；第一加載氣腔731與外界氣源連通，第二加載氣腔732設(shè)有連通正階躍氣壓缸31內(nèi)腔的第二連通氣孔7321 ;第一加載氣腔731設(shè)有連通正階躍氣壓缸內(nèi)腔的第一連通氣孔7311，第一連通氣孔7311上設(shè)有允許氣流經(jīng)第一加載氣腔731進入正階躍氣壓缸31內(nèi)腔的第一單向閥。
[0059]加載壓力控制回路連通第一加載氣腔731，加載壓力控制回路包括加載進氣通路、加載排氣通路、第一安全閥al和感應(yīng)第一加載氣腔731內(nèi)部壓力的第一壓力傳感器A,加載進氣通路包括與外界氣源連接的第一開關(guān)閥kl和第一減壓閥jl，加載排氣通路包括第二開關(guān)閥k2、第一調(diào)節(jié)閥tl和第一消聲器xl。第一開關(guān)閥kl開啟時，外界氣源向第一加載氣腔731進氣，第二開關(guān)閥k2開啟時，第一加載氣腔731內(nèi)的氣體經(jīng)加載排氣通路向外排出。
[0060]單向閥包括與加載缸73密封連接的閥座76、與第一連通氣孔7311配合的閥球77、和連接閥座76與閥球77的第一單向閥彈簧78，閥座76與加載缸73圍成一個充氣腔79，閥座76上設(shè)有連通充氣腔79與正階躍氣壓缸31內(nèi)腔的充氣通道710。
[0061]中間氣壓缸控制回路包括監(jiān)測第一氣壓腔441內(nèi)壓力的第三壓力傳感器C，向第一氣壓腔441進氣的進氣控制通路和使第一氣壓腔441內(nèi)的氣體外泄的泄氣控制通路；進氣控制通路和泄氣控制通路受控于氣壓控制器，力傳感器2獲取的壓力信號反饋至氣壓控制器中，氣壓控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有需要模擬的輸出力模型，氣壓控制器通過比對力傳感器反饋的實際推力信號和輸出力模型來控制進氣和泄氣；該中間氣壓缸控制回路作為平衡段波動
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[0062]進氣控制通路包括與外界氣源連接的第四開關(guān)閥k4和第二減壓閥j2，泄氣控制通路包括第五開關(guān)閥k5和第三消聲器x3。
[0063]第一氣壓腔441內(nèi)設(shè)有向內(nèi)延伸的凸臺45，第二加載口 4412設(shè)置于該凸臺45，凸臺45上還設(shè)有連通第二加載口 4412和第一氣壓腔441的氣流通道451。
[0064]第二氣壓腔442連通儲氣罐46，儲氣罐46與外界氣源連接，第二氣壓腔442和儲氣罐46之間設(shè)有第四壓力傳感器D。儲氣罐46能保證第二氣壓腔442內(nèi)的氣壓不會因為氣壓活塞42的移動而改變。儲氣罐46連接第二伺服閥s2，第二伺服閥s2和進氣控制通路的第四開關(guān)閥k4共同連接第二換向閥h2，第二換向閥h2與氣源連通、第二換向閥h2選擇性地往儲氣罐46或第一氣壓腔441內(nèi)進氣。
[0065]負階躍力發(fā)生裝置包括與卸荷口 4411適配的卸荷閥和帶動卸荷閥運動以封閉或開啟卸荷口的卸荷機構(gòu)，卸荷機構(gòu)位于卸荷閥下方，卸荷機構(gòu)上下運動帶動卸荷閥封閉和開啟卸荷口 4411。
[0066]卸荷閥包括與卸荷口 441適配的卸荷閥體52、閥體安裝座53和帶動卸荷閥體52運動以封閉或開啟卸荷口 4411的卸荷機構(gòu)；卸荷閥體52可滑動地安裝于閥體安裝座53上；
[0067]所述的卸荷機構(gòu)包括液壓缸56、與液壓缸56適配的液壓活塞57和頂推閥體底盤522的頂推機構(gòu)，液壓活塞57與頂推機構(gòu)連接；液壓缸與閥體安裝座固定連接。
[0068]卸荷閥體52與閥體安裝座53可滑動連接，卸荷閥體52包括與卸荷口 4411配合的堵頭521、底盤522和連接堵頭521與底盤522的連接桿523，閥體安裝座53設(shè)有容納底盤522的容納腔5B，容納腔5B的頂板開設(shè)有允許連接桿523貫穿的閥體通孔，底盤522在容納腔5B的高度方向上下滑動，容納腔5B的底部設(shè)有阻止卸荷閥體52脫離的限位板55 ；
[0069]卸荷機構(gòu)向上頂推卸荷閥體52的底盤522使堵頭521封閉卸荷口 4411。
[0070]限位板55上設(shè)有通油孔551 ;液壓活塞57呈管狀，液壓活塞57的頂部外露于液壓缸56，液壓活塞57上升到最高位置時液壓活塞57的管腔5C與容納腔5B連通形成密封的頂推油腔，液壓缸56上開設(shè)有連通頂推油腔的進油通道和出油通道5E，液壓活塞57上升、進油通道開啟且出油通道5E關(guān)閉，液壓活塞57下降、進油通道關(guān)閉且出油通道5E開啟；
[0071]卸荷閥體52與閥體安裝座53之間設(shè)有彈簧524。該彈簧524為碟形彈簧。
[0072]液壓活塞57的外表面設(shè)有一圈向外延伸的凸緣571,凸緣571將液壓缸內(nèi)腔分隔為上液壓子腔5F和下液壓子腔5G，液壓子腔5F、5G與控制液壓活塞57上下運動的液壓控制回路連接。液壓控制回路包括選擇性地向上液壓子腔5F或者下液壓子腔5G進油的第一換向閥和監(jiān)測液壓子腔內(nèi)腔壓力的第七壓力傳感器G，第一換向閥hi的兩個出油端分別連通兩個液壓子腔，第一換向閥的一個進油端連通油箱、另一個進油端連接第三減壓閥和第六開關(guān)閥，第六開關(guān)閥連接提供液壓油的蓄能器。
[0073]進油通道位于液壓缸內(nèi)腔之下，出油通道5E位于液壓缸內(nèi)腔之上；進油通道5D上設(shè)有感應(yīng)頂推油腔內(nèi)部壓力的第八壓力傳感器H，進油通道上設(shè)有連接蓄能器的第七開關(guān)閥和第四減壓閥。
[0074]閥體安裝座53上固定有液路密封板58，液路密封板58位于限位板55下方，液路密封板58上設(shè)有與液壓活塞57適配的過油孔581。所謂過油孔581與液壓活塞57適配，是指液壓活塞57上升在最高位置時，液壓活塞57的頂緣與過油孔581的孔壁完全貼合，液壓活塞57的管腔與過油孔581連通。
[0075]液壓缸56內(nèi)設(shè)有三段階梯孔，下段階梯孔與液壓活塞57的管體適配，中段階梯孔與液壓活塞57的凸緣571適配，上段階梯孔和中段階梯孔之間具有蓋板59，蓋板59和中段階梯孔形成液壓缸內(nèi)腔，蓋板59上設(shè)有允許液壓活塞外露的通孔；
[0076]下段階梯孔連通進油通道5D，上段階梯孔連通出油通道5E。
[0077]閥體安裝座53與中間氣壓缸41之間設(shè)有卸荷閥座51，卸荷閥座51中空且與中間氣壓缸41固定連接，閥體安裝座53與卸荷閥座51固定連接；卸荷閥座51、閥體安裝座53和中間氣壓缸41圍合成卸荷腔5A，卸荷腔5A具有與外界連通的排氣口 54。排氣口 54處設(shè)置有第四消聲器x4。
[0078]本實施例的技術(shù)構(gòu)思是:為了模擬飛行器飛行過程中的推力變化，本實用新型的工作過程分為三個步驟:1)產(chǎn)生一個上升段作用時間可調(diào)、幅值可調(diào)的正階躍力；2)將這個力保持一段時間(輸出力處于平衡段)，并在原有輸出力的基礎(chǔ)上添加一個頻率和幅值可調(diào)的波動推力；3)最后產(chǎn)生一個下降段作用時間可調(diào)的負階躍力。
[0079]正階躍力發(fā)生裝置的工作原理如下:向與第二氣壓腔442連通的儲氣罐46內(nèi)充入低壓空氣，第四壓力傳感器D檢測到儲氣罐46和第二氣壓腔442內(nèi)的氣壓滿足試驗要求后停止向儲氣罐46和第二氣壓腔442內(nèi)充氣；使負階躍力發(fā)生裝置的卸荷閥封閉卸荷口4411，第一氣壓腔441和第二氣壓腔442內(nèi)的氣體不外泄。[0080]初始狀態(tài)時，正階躍氣壓缸內(nèi)腔中沒有高壓空氣，加載閥在加載彈簧75的作用下處于打開狀態(tài)。
[0081]開啟加載進氣通路，具體為調(diào)整第一減壓閥jl的出口壓力，打開第一開關(guān)閥kl，向第一加載氣腔731充氣。在第一單向閥的彈簧78的頂推力作用下、閥球77封閉第一連通氣孔7311，氣體持續(xù)沖入第一加載氣腔731內(nèi)。隨著氣體持續(xù)進入第一加載氣腔731，第一加載氣腔731內(nèi)的氣壓增大并推動加載閥向靠近第一加載口 311的方向移動、直到加載閥體封閉加載通道。
[0082]加載進氣通路繼續(xù)向第一加載氣腔731充氣，第一加載氣腔731的氣壓繼續(xù)上升，直到第一加載氣腔731內(nèi)的壓力克服第一單向閥彈簧78的頂推力而將閥球77推離第一連通氣孔7311，氣體經(jīng)第一連通氣孔7311和充氣通道710進入正階躍氣壓缸31內(nèi)腔，使正階躍氣壓缸31內(nèi)腔的氣壓上升。
[0083]當(dāng)?shù)诙毫鞲衅鰾檢測到正階躍氣壓缸31內(nèi)腔內(nèi)的氣壓上升到符合試驗要求的氣壓值范圍后關(guān)閉第一開關(guān)閥kl和第一減壓閥jl。如果第二壓力傳感器B檢測到正階躍氣壓缸31內(nèi)腔內(nèi)的氣壓大于試驗要求的氣壓值上限時，則打開第三開關(guān)閥k3，正階躍氣壓缸31內(nèi)腔向外界放氣，使正階躍氣壓缸31內(nèi)腔內(nèi)的氣壓回到符合要求的氣壓值范圍內(nèi)。
[0084]接著，調(diào)整第二減壓閥j2的出口壓力，打開第四開關(guān)閥k4，向第一氣壓腔441通入低壓氣體，使氣壓活塞42向靠近被測試設(shè)備I的方向移動并壓緊被測試設(shè)備I和力傳感器2，待力傳感器2檢測到的壓力處于符合試驗要求的預(yù)緊力范圍后關(guān)閉第四開關(guān)閥k4和第二減壓閥j2。如果力傳感器2檢測到預(yù)緊力過大，則打開第五開關(guān)閥k5，第一氣壓腔441向外界放氣，使預(yù)緊力回到符合要求的壓力值范圍內(nèi)。
[0085]接著，調(diào)整第一調(diào)節(jié)閥tl的開度，第一調(diào)節(jié)閥tl的開度決定第一加載氣腔731的放氣時間、進而決定正階躍力的上升時間。再打開第二開關(guān)閥k2，使第一加載氣腔731向外排氣；第一加載氣腔731內(nèi)的氣壓持續(xù)下降直到加載閥在加載閥彈簧75和正階躍氣壓缸31內(nèi)腔內(nèi)的氣壓作用下離開第一加載口 311，加載通道被開啟，正階躍氣壓缸31內(nèi)腔向第一氣壓腔441內(nèi)充氣，第一氣壓腔441內(nèi)的氣壓上升。第一氣壓腔441內(nèi)部氣壓上升導(dǎo)致加載閥受到第一氣壓腔441的推力而加速加載閥的打開。隨著加載閥的打開和第一氣壓腔441內(nèi)氣壓的上升，氣壓活塞42的輸出推力迅速上升，完成正階躍力的加載。
[0086]平衡段波動裝置的工作過程:在正階躍力加載后，根據(jù)力傳感器2的反饋信號使第四開關(guān)閥k4調(diào)整輸入第一氣壓腔441內(nèi)的氣體流量和壓力或者使第五開關(guān)閥k5調(diào)整第一氣壓腔441向外排出的氣體的流量和壓力，使第一氣壓腔441內(nèi)的氣壓發(fā)生波動，從而使氣壓活塞42的輸出推力發(fā)生波動。
[0087]負階躍力發(fā)生裝置的工作過程包括驅(qū)動卸荷閥封閉卸荷口 4411和驅(qū)動卸荷閥開啟卸荷口 4411。
[0088]驅(qū)動卸荷閥封閉卸荷口的過程具體為:在加載閥封閉加載通道前，使第一換向閥hi工作在下液壓子腔5G進油、上液壓子腔5F放油的狀態(tài)。調(diào)整第三減壓閥j3的出口壓力，打開第六開關(guān)閥k6，向下液壓子腔5G進油，液壓活塞57向上移動并頂住液路密封板58、液壓活塞57的管腔5C與容納腔5B形成頂推油腔。同時，由于液壓活塞57的向上移動使進油通道的進油口被打開、進油通道與頂推油腔連通。
[0089]調(diào)整第四減壓閥j4的出口壓力，打開第七開關(guān)閥k7，向進油通道通入高壓油，高壓油充滿進油通道和頂推油腔，高壓油推動卸荷閥體52向上移動，直到堵頭521封閉卸荷口 4411、同時底盤522在高壓油的推力作用下壓縮碟形彈簧524。此時，第一氣壓腔441成為封閉的腔體。
[0090]驅(qū)動卸荷閥開啟卸荷口 441、產(chǎn)生負階躍力的過程具體為:首先停止調(diào)控第一氣壓腔441內(nèi)部壓力，氣壓活塞42停止運動。然后，關(guān)閉第二開關(guān)閥k2和第一調(diào)節(jié)閥tl ;調(diào)整第一減壓閥jl的出口壓力，打開第一開關(guān)閥kl，再次向第一加載氣腔731內(nèi)充氣，使加載閥再次封閉加載通道。
[0091]關(guān)閉第四減壓閥j4和第七開關(guān)閥k7，停止向進油通道和頂推油腔內(nèi)通油。使第一換向閥hi工作在向上液壓子腔5F進油、下液壓子腔5G放油的狀態(tài)，調(diào)整第三減壓閥J3的出口壓力，打開第六開關(guān)閥k6，向上液壓子腔5F進油、下液壓子腔5G放油，液壓活塞57向下移動并與液路密封板58脫開，進油通道內(nèi)的高壓油快速流入出油通道5E，進油通道內(nèi)的壓力迅速下降，卸荷閥在第一氣壓腔441內(nèi)的氣壓和碟形彈簧524的恢復(fù)力的作用下快速打開，第一氣壓腔441的氣體經(jīng)卸荷腔5A和排氣口 54迅速外排，氣壓活塞42的輸出推力迅速下降。氣壓活塞42在第二氣壓腔442的氣壓作用下向第一氣壓腔441的方向移動，與被測試設(shè)備I和力傳感器2脫開聯(lián)接，實現(xiàn)負階躍力的卸載。
[0092]由此，模擬飛行器飛行過程中三個階段的推力變化模擬完成。
[0093]本實施例具有推力上升沿時間、作用時間、下降沿時間以及輸出推力大小等參數(shù)可控的優(yōu)點。本實施例中，平衡段波動力的實現(xiàn)方式簡單，無需增設(shè)其他控制裝置，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約制造成本。
[0094]實施例二
[0095]參照圖7
[0096]本實施例與實施例一的區(qū)別之處在于，平衡段波動推力的實現(xiàn)裝置不同。正階躍力發(fā)生裝置、負階躍力發(fā)生裝置和力傳感器以及被測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)與實施例一相同。
[0097]具體來說:正階躍氣壓缸31內(nèi)設(shè)有將其內(nèi)腔分隔為氣壓內(nèi)腔3A和波動力內(nèi)腔3B的波動力活塞8，波動力活塞8的端面與正階躍氣壓缸31的端面之間有間隙81，該間隙81成為允許工作介質(zhì)進入的介質(zhì)通道；波動力內(nèi)腔3B設(shè)有能夠推動波動力活塞8運動的第一伺服閥si ；
[0098]力傳感器2獲取的實際推力信號反饋至第一伺服閥Si，第一伺服閥Si根據(jù)該實際推力信號調(diào)整波動力內(nèi)腔的介質(zhì)流量和壓力使波動力活塞8往復(fù)運動；
[0099]波動力活塞8和波動力控制系統(tǒng)形成平衡段波動裝置。
[0100]波動力活塞8上固定有波動力活塞桿82，波動力活塞桿82位于波動力內(nèi)腔3B中。波動力活塞桿82的自由端抵住正階躍氣壓缸31 —端，使波動力活塞82與正階躍氣壓缸31之間留有間隙81，工作介質(zhì)由該間隙81進入波動力內(nèi)腔中、頂推波動力活塞8。
[0101]本實施例與實施例一的不同之處在于平衡段波動推力的實現(xiàn)方式不同。本實施例通過使波動力活塞8往復(fù)運動來改變波動力內(nèi)腔3B的容積來改變氣壓內(nèi)腔3A的容積，進而達到使氣壓活塞42對被測試設(shè)備I的推力發(fā)生波動的目的。本實施例的正階躍力發(fā)生方式和負階躍力卸載方式與實施例一相同。
[0102]具體來說，本實施例與實施例一的不同之處在于:在正階躍力加載前，啟動第一伺服閥Si，向波動力內(nèi)腔3B內(nèi)通入一定量的液壓油(通入的量需要根據(jù)波動推力的幅值和正階躍力的幅值來確定)，使波動力活塞8移動到平衡位置上。在正階躍力加載后，根據(jù)力傳感器2的反饋信號使第一伺服閥Si調(diào)整通入波動力內(nèi)腔3B的液壓油的流量和壓力、或者使第一伺服閥Si調(diào)整由波動力內(nèi)腔3B排出的液壓油的流量和壓力，使波動力活塞8發(fā)生來回往復(fù)運動，從而使正階躍氣缸31內(nèi)腔和第一氣壓腔441內(nèi)的空氣壓力發(fā)生波動，從而使氣壓活塞42的輸出推力發(fā)生波動。
[0103]本實施例具有推力上升沿時間、作用時間、下降沿時間以及輸出推力大小等參數(shù)可控的優(yōu)點。
[0104]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:該飛行器推力模擬系統(tǒng)包括安裝于被測試設(shè)備上的力傳感器，對被測試設(shè)備瞬間施力的正階躍力發(fā)生裝置，使被測試設(shè)備持續(xù)承受波動力的平衡段波動裝置，和使附加于被測試設(shè)備上的外力瞬間消失的負階躍力發(fā)生裝置； 負階躍力發(fā)生裝置位于正階躍力發(fā)生裝置和被測試設(shè)備之間，正階躍力發(fā)生裝置的另一端抵緊能夠防止系統(tǒng)移位的承力墻。
2.如權(quán)利要求1所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:正階躍力發(fā)生裝置包括密封的正階躍氣壓缸、正階躍氣壓控制回路和監(jiān)測正階躍氣壓缸內(nèi)腔壓力的第二壓力傳感器； 正階躍氣壓缸與被測試設(shè)備之間設(shè)置帶有氣壓活塞的中間氣壓缸，氣壓活塞上固定有活塞桿，活塞桿頂推力傳感器；氣壓活塞將中間氣壓缸的內(nèi)腔分隔為第一氣壓腔和第二氣壓腔；第一氣壓腔連接中間氣壓控制回路； 第一氣壓腔和正階躍氣壓缸之間設(shè)有相互連通的加載通道，加載通道設(shè)有加載閥;第一氣壓腔設(shè)有卸荷口，負階躍力發(fā)生裝置設(shè)于卸荷口處。
3.如權(quán)利要求2所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:加載通道包括開設(shè)于正階躍氣壓缸的第一加載口和開設(shè)于第一氣壓腔的第二加載口，第一加載口和第二加載口對位，加載閥設(shè)置于第一加載口處； 加載閥包括與第一加載口適配的加載閥體和帶動加載閥體運動以封閉或開啟第一加載口的閥體驅(qū)動機構(gòu)，閥體驅(qū)動機構(gòu)包括具有加載活塞的加載缸、固定于加載活塞上的閥桿、監(jiān)測加載缸內(nèi)壓力的加載缸壓力傳感器和加載壓力控制回路，閥桿與加載閥體固定連接；加載缸固定于正階躍氣壓缸內(nèi)； 閥體驅(qū)動機構(gòu)為氣壓系統(tǒng)，加載活塞將加載缸分隔為第一加載氣腔和第二加載氣腔，閥桿設(shè)于第二加載氣腔，閥桿上套接有加載彈簧，加載彈簧位于加載活塞和第二加載氣腔的腔壁之間；第一加載氣腔與外界氣源連通，第二加載氣腔設(shè)有連通正階躍氣壓缸內(nèi)腔的第二連通氣孔；第一加載氣腔設(shè)有連通正階躍氣壓缸內(nèi)腔的第一連通氣孔，第一連通氣孔上設(shè)有允許氣流經(jīng)第一加載氣腔進入正階躍氣壓缸內(nèi)腔的第一單向閥。
4.如權(quán)利要求3所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:第一單向閥包括與加載缸密封連接的閥座、與第一連通氣孔配合的閥球、和連接閥座與閥球的第一單向閥彈簧，閥座與加載缸圍成一個充氣腔，閥座上設(shè)有連通充氣腔與正階躍氣壓缸內(nèi)腔的充氣通道。
5.如權(quán)利要求4所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:中間氣壓缸控制回路包括監(jiān)測第一氣壓腔內(nèi)壓力的第三壓力傳感器，向第一氣壓腔進氣的進氣控制通路和使第一氣壓腔內(nèi)的氣體外泄的泄氣控制通路；進氣控制通路和泄氣控制通路受控于氣壓控制器，力傳感器獲取的壓力信號反饋至氣壓控制器中，氣壓控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有需要模擬的輸出力模型，氣壓控制器通過比對力傳感器反饋的實際推力信號和輸出力模型來控制進氣和泄氣；該中間氣壓缸控制回路作為平衡段波動裝置； 第一氣壓腔內(nèi)設(shè)有向內(nèi)延伸的凸臺，第二加載口設(shè)置于該凸臺，凸臺上還設(shè)有連通第二加載口和第一氣壓腔的氣 流通道。
6.如權(quán)利要求4所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:正階躍氣壓缸內(nèi)設(shè)有將其內(nèi)腔分隔為氣壓內(nèi)腔和波動力內(nèi)腔的波動力活塞，波動力活塞的端面與正階躍氣壓缸的端面之間有間隙，該間隙成為允許工作介質(zhì)進入的介質(zhì)通道；波動力內(nèi)腔設(shè)有能夠推動波動力活塞運動的第一伺服閥； 力傳感器獲取的實際推力信號反饋至第一伺服閥，第一伺服閥根據(jù)該實際推力信號調(diào)整波動力內(nèi)腔的介質(zhì)流量和壓力使氣壓活塞往復(fù)運動； 波動力活塞和波動力控制系統(tǒng)形成平衡段波動裝置。
7.如權(quán)利要求5或6所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:負階躍力發(fā)生裝置包括與卸荷口適配的卸荷閥和帶動卸荷閥運動以封閉或開啟卸荷口的卸荷機構(gòu)，卸荷機構(gòu)位于卸荷閥下方,卸荷機構(gòu)上下運動帶動卸荷閥封閉和開啟卸荷口。
8.如權(quán)利要求7所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:卸荷閥包括與卸荷口適配的卸荷閥體、閥體安裝座和帶動卸荷閥體運動以封閉或開啟卸荷口的卸荷機構(gòu)；卸荷閥體可滑動地安裝于閥體安裝座上； 所述的卸荷機構(gòu)包括液壓缸、與液壓缸適配的液壓活塞和頂推閥體的頂推機構(gòu)，液壓活塞與頂推機構(gòu)連接；液壓缸與閥體安裝座固定連接。
9.如權(quán)利要求8所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:卸荷閥體與閥體安裝座可滑動連接，卸荷閥體包括與卸荷口配合的堵頭、閥體底盤和連接堵頭與底盤的連接桿，閥體安裝座設(shè)有容納底盤的容納腔，容納腔的頂板開設(shè)有允許連接桿貫穿的閥體通孔，底盤在容納腔的高度方向上下滑動，容納腔的底部設(shè)有阻止卸荷閥體脫離的限位板； 卸荷機構(gòu)向上頂推卸荷閥體的底盤使堵頭封閉卸荷口。
10.如權(quán)利要求9所述的飛行器推力模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述的卸荷機構(gòu)包括液壓缸、與液壓缸適配的液壓活塞和頂推閥體底盤的頂推機構(gòu)，液壓活塞與頂推機構(gòu)連接； 限位板上設(shè)有通油孔；液壓活塞呈管狀，液壓活塞的頂部外露于液壓缸，液壓活塞上升到最高位置時液壓活塞的·管腔與容納腔連通形成密封的頂推油腔，液壓缸上開設(shè)有連通頂推油腔的進油通道和出油通道，液壓活塞上升、進油通道開啟且出油通道關(guān)閉，液壓活塞下降、進油通道關(guān)閉且出油通道開啟； 卸荷閥體與閥體安裝座之間設(shè)有彈簧； 液壓活塞的外表面設(shè)有一圈向外延伸的凸緣，凸緣將液壓缸內(nèi)腔分隔為上液壓子腔和下液壓子腔，液壓子腔與控制液壓活塞上下運動的液壓控制回路連接； 進油通道位于液壓缸內(nèi)腔之下，出油通道位于液壓缸內(nèi)腔之上； 閥體安裝座上固定有液路密封板，液路密封板位于限位板下方，液路密封板上設(shè)有與液壓活塞適配的過油孔；液壓活塞上升在最高位置時，液壓活塞的頂緣與過油孔的孔壁完全貼合，液壓活塞的管腔與過油孔連通。
【文檔編號】G09B9/08GK203644243SQ201420017512
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】何聞, 李勁林, 陳群 申請人:浙江大學(xué)