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专利名称：一种飞机全机主操纵系统疲劳试验方法
技术领域：
本发明属于飞机操纵系统疲劳定寿技术，涉及一种飞机全机主操纵系统疲劳试验方法。
背景技术：
由于试验条件以及试验规模所限，现有的飞机全机主操纵系统疲劳试验，均未涉及使用全机操纵载荷及操纵位移的实测数据编谱，使得全机主操纵系统零组件及其支持件疲劳性能以及全机操纵系统静态性能指标均得到实际考核，未考虑飞机操纵系统状态问题，也未考虑与飞机机体疲劳同试问题。有的将飞机操纵系统固定，实施较为保守的操纵载荷程序块谱进行试验,仅考核了纯机械式零组件的疲劳性能；有的实施疲劳磨损试验载荷谱，仅考核操纵系统静/动态性能指标及系统磨损，未考核应急操纵情况下的系统疲劳性能；有的则用几项操纵系统关键零组件疲劳试验代替全机主操纵系统疲劳试验并在机下进 行，这些试验均为単独试验，其试验结果要么过于保守、要么考核不全面，不能真正反映飞机主操纵系统既是结构又是机构的疲劳性能，其试验结果的可靠度降低。根据这样的试验結果，难以对全机主操纵系统疲劳寿命给出准确的评估。

发明内容
本发明的目提供一种能实施包括操纵载荷及操纵位移谱在内的飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱、同时考虑与飞机机体疲劳同试问题、使得全机主操纵性系统零组件及其支持件疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标均得到实际考核的飞机全机主操纵系统疲劳试验方法。本发明的技术解决方案疲劳试验方法为如下步骤，(I)依据飞机全机主操纵系统疲劳试验要求，分别对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的操纵载荷/操纵位移实测数据选取滤波主參数和滤波门槛值，进行滤波处理；(2)对滤波处理后的操纵载荷/操纵位移实测数据进行数据处理，同时解决涉及操纵位移所帯来的实测谱频次问题，即操纵载荷与操纵位移两者的频次匹配问题；通过对飞机每个起落的操纵载荷/操纵位移滤波数据进行峰值/谷值计数，给出飞机各任务剖面的起落谱及均值谱，进而形成以操纵载荷/操纵位移谱的形式给出地面实测总谱和空中实测总谱；(3)依据地面实测总谱和空中实测总谱数据，按驾驶杆操纵或脚蹬操纵的实测峰值/谷值谱的形式編制实测试验谱，分别以飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统实测试验谱、地面刹车实测试验谱和复合操纵实测试验谱给出，其中，平尾操纵系统分四种カ臂状态，方向舵操纵系统分大/小速度两种状态；地面刹车实测试验谱以及复合操纵实测试验谱均单独给出；(4)以限制载荷的50%和100%两个级别的等幅块谱编制飞机全机主操纵系统疲劳验证谱，考核并验证飞机主操纵系统在应急操纵情况下的疲劳性能，其中，飞机副翼、平尾操纵系统，按左偏/右偏或前推/后拉的对称循环进行加载；方向舵操纵系统，按左/右脚蹬交替操作的脉动循环进行加载；对于地面刹车，按左/右脚蹬同时操作的脉动循环进行加载；(5)综合上述实测试验谱和疲劳验证谱并结合出厂调试操纵数据及外场地面维护操纵数据，编制并给出飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱；(6)在疲劳试验机上进行飞机全机主操纵系统疲劳试验，试验方法为如下之一(一)对疲劳试验机座舱内的驾驶杆或左/右脚蹬上进行操纵载荷及操纵位移的协调加载，实施飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱；完成全机主操纵系统疲劳试验,给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。(ニ)在与飞机机体疲劳同试时，对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的疲劳加载均封闭在疲劳试验机座舱内，对座舱内的驾驶杆或左/右脚蹬上进行操纵载荷及操纵位移的协调加载，实施飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱；安装飞机助力器假件或复合舵机假件，使得助力器后或复合舵机后的操纵系统支撑飞机副翼、平尾及方向舵舵面并与机体疲劳同试；完成全机主操纵系统疲劳试验，给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。本发明具有的优点和有益效果本发明能够进行操纵载荷及操纵位移疲劳协调加载、实施包括操纵载荷及操纵位移谱在内的飞机全机主操纵系统疲劳试验，同时考虑在同ー架疲劳试验机上与飞机机体疲劳同试问题、使得全机主操纵系统零组件及其支持件疲劳性能以及全机操纵系统性能指标均得到实际考核。较为真实地反映了飞机主操纵系统在正常操纵情况和应急操纵情况的实际受载情况，体现了飞机主操纵系统既是结构又是机构的疲劳性能；降低了试验成本，提高了试验结果的可靠度。本发明适用于一般机械硬式不可逆操纵系统的飞机全机主操纵系统疲劳试验；对于一般机械式操纵系统、电传操纵飞机驾驶杆(盘)至载荷模拟器操纵系统、备份机械操纵系统以及飞机助力器后或复合舵机后操纵系统的疲劳试验均有借鉴和參考作用。


图I是飞机全机主操纵系统疲劳试验流程图。
具体实施方式

第一步对飞机操纵系统的操纵载荷及操纵位移实测数据进行滤波处理依据飞机全机主操纵系统疲劳试验要求，分别对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的操纵载荷/操纵位移实测数据选取滤波主參数和滤波门槛值，进行滤波处理。第二步编制地面实测总谱和空中实测总谱对滤波处理后的操纵载荷/操纵位移实测数据进行数据处理，同时解决涉及操纵位移所帯来的实测谱频次问题，即操纵载荷与操纵位移两者的频次匹配问题(以往仅涉及操纵载荷与加载次数或频次的对应问题，并未涉及操纵位移与操纵载荷和频次的同时对应问题)；通过对飞机每个起落的操纵载荷/操纵位移滤波数据进行峰值/谷值计数，给出飞机各任务剖面的起落谱及均值谱，进而形成以操纵载荷/操纵位移谱的形式给出地面实测总谱和空中实测总谱。
第三步编制实测试验谱依据地面实测总谱和空中实测总谱数据，按驾驶杆操纵或脚蹬操纵的实测峰值/谷值谱的形式編制实测试验谱，分别以飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统实测试验谱、地面刹车实测试验谱和复合操纵实测试验谱给出，其中，为了真实体现飞机主操纵系统的疲劳性能，将平尾操纵系统的力臂值分为四种力臂状态，方向舵操纵系统分为大/小速度两种状态；地面刹车实测试验谱以及复合操纵实测试验谱均单独给出。第四步编制疲劳验证谱以限制载荷的50%和100%两个级别的等幅块谱编制飞机全机主操纵系统疲劳验证谱，考核并验证飞机主操纵系统在应急操纵情况下的疲劳性能，其中，飞机副翼、平尾操纵系统，按左偏/右偏或前推/后拉的对称循环进行加载；方向舵操纵系统，按左/右脚蹬 交替操作的脉动循环进行加载；对于地面刹车，按左/右脚蹬同时操作的脉动循环进行加 载。 第五步编制全机主操纵系统疲劳试验载荷谱综合上述实测试验谱和疲劳验证谱并结合出厂调试操纵数据及外场地面维护操纵数据，给出飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱。第六步进行全机主操纵系统疲劳试验在疲劳试验机上进行飞机全机主操纵系统疲劳试验，可单独进行，也可与飞机机体疲劳同试，试验方法为如下之一(一)对疲劳试验机座舱内的驾驶杆或左/右脚蹬上进行操纵载荷及操纵位移协调加载，实施飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱；完成全机主操纵系统疲劳试验，给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。(ニ)在与飞机机体疲劳同试时，对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的疲劳加载均封闭在疲劳试验机座舱内，在座舱内的驾驶杆或左/右脚蹬上进行操纵载荷及操纵位移协调加载，实施飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱；安装飞机助力器假件或复合舵机假件，通过调节其假件与飞机机体的连接和假件与飞机助力器后或复合舵机后的三角摇臂及拉杆或飞机副翼、平尾或方向舵舵面接头的连接，使得助力器后或复合舵机后的操纵系统支撑飞机副翼、平尾及方向舵舵面(处在指定的舵面位置并承受飞机舵面上的疲劳载荷)，与机体疲劳同试；完成全机主操纵系统疲劳试验,给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。实施例一(以全机主操纵系统疲劳试验单独进行为实例)一、对飞机操纵系统载荷及位移实测数据进行滤波处理分别对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的实测数据选取滤波主參数和滤波门槛值，进行滤波处理；在滤波处理前，对实测数据进行预处理，即用程序去掉ー些误码、跳点等明显的异常数据。ニ、編制地面实测总谱和空中实测总谱对滤波处理后的操纵载荷及位移实测数据进行数据处理，同时解决涉及操纵位移所帯来的实测谱频次问题；通过对飞机每个起落的操纵载荷及操纵位移滤波数据进行峰值/谷值计数，给出飞机各任务剖面的起落谱及均值谱，进而以操纵载荷及操纵位移谱的形式给出地面实测总谱和空中实测总谱。三、編制实测试验谱依据地面实测总谱和空中实测总谱数据，按驾驶杆操纵或脚蹬操纵的实测峰值/谷值谱的形式編制实测试验谱，分别以飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统实测试验谱、地面刹车实测试验谱和复合操纵实测试验谱给出，其中，平尾操纵系统的力臂值分为四种力臂状态，方向舵操纵系统分为大/小速度两种状态；地面刹车实测试验谱以及复合操纵实测试验谱均单独给出。四、編制疲劳验证谱以飞机操纵系统強度规范中限制载荷的50%和100%两个级别的等幅块谱编制飞机全机主操纵系统疲劳验证谱，其中，飞机副翼、平尾操纵系统，按左偏/右偏或前推/后拉的对称循环进行加载；方向舵操纵系统，按左/右脚蹬交替操作的脉动循环进行加载；对于地面刹车，按左/右脚蹬同时操作的脉动循环进行加载。五、編制全机主操纵系统疲劳试验载荷谱综合上述实测试验谱和疲劳验证谱并结合出厂调试操纵数据及外场地面维护操纵数据，给出飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱。六、进行全机主操纵系统疲劳试验(I)试验件状态在疲劳试验机上，用符合装机条件的主操纵系统零组件及其支持件进行全机主操纵系统疲劳试验。(2)载荷谱实施a.通过系统常规检查，确定控制机房对平尾操纵系统カ臂状态以及方向舵操纵系统速度状态的调整符合试验要求；确定副翼、平尾及方向舵操纵系统的典型加载曲线数据正常；确定试验现场及飞机操纵系统的供压正常。b.在驾驶杆或左/右脚蹬(假件)上，进行操纵载荷及操纵位移的协调加载，实施全机主操纵系统疲劳试验载荷谱，其中，包括对副翼、平尾和方向舵操纵系统施加単独操纵、复合操纵以及地面刹车的操纵载荷及操纵位移谱块，对飞机助力器前或复合舵机前副翼、平尾和方向舵操纵系统疲劳性能以及全机操纵系统静态性能指标进行考核。c.对助力器后或复合舵机后的操纵系统，则在飞机机体疲劳试验时随同飞机机体疲劳同试，不再单独进行疲劳试验。(3)试验结束及系统寿命评估根据上述全机主操纵系统疲劳试验过程中出现的系统零组件及其支持件问题以及系统状态、调试及检修情況，对试验结果进行分析，然后对副翼、平尾及方向舵操纵系统的静态性能指标、疲劳损伤、磨损及间隙、正常操纵情况以及应急操纵情况下使用寿命以及系统零组件拆检范围进行评估，最终给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。实施例ニ(以全机主操纵系统与机体疲劳同试为实例)一、全机主操纵系统疲劳试验载荷谱编制全机主操纵系统疲劳试验载荷谱编制过程与上述实施例一中的步骤一 步骤五相同。ニ、进行全机主操纵系统疲劳试验( I)试验件状态在疲劳试验机上，用符合装机条件的主操纵系统零组件及其支持件进行全机主操纵系统疲劳试验。(2)载荷谱实施a.通过系统常规检查，确定控制机房对平尾操纵系统カ臂状态以及方向舵操纵系统速度状态的调整符合试验要求；确定副翼、平尾及方向舵操纵系统的典型加载曲线数据正常；确定试验现场及飞机操纵系统的供压正常。b.通过联调测试，验证全机主操纵系统疲劳试验和机体疲劳试验可在同一疲劳试验机上同时进行，不出现系统疲劳与机体疲劳相互影响的试验问题。联调测试是针对飞机机体疲劳试验载荷谱中较重的加载谱块，选取飞机操纵系统在単独操纵、复合操纵或地面刹车等典型情况与其同时进行疲劳试验的验证方法。c.在与飞机机体疲劳同试前，将对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的驾驶杆或左/右脚蹬(假件)的疲劳加载均封闭在疲劳试验机座舱内(飞机机体疲劳试验对座舱有气密要求);在驾驶杆或左/右脚蹬上，进行操纵载荷及操纵位移的协调加载，实施全机主操纵系统疲劳试验载荷谱，其中，包括对副翼、平尾和方向舵操纵系统施加単独操纵、复合操纵以及地面刹车的操纵载荷及操纵位移谱块；对飞机助力器前或复合舵机前副翼、平尾和方向舵操纵系统疲劳性能以及全机操纵系统静态性能指标进行考核。d.安装并调整飞机助力器假件或复合舵机假件及其连接，使得助力器后或复合舵机后的操纵系统支撑飞机副翼、平尾及方向舵舵面(处在指定的舵面位置并承受飞机舵面上的疲劳载荷)，与飞机机体疲劳同试。(3)试验结束及系统寿命评估
根据上述全机主操纵系统疲劳试验过程中出现的系统零组件及其支持件问题以及系统状态、调试及检修情況，对试验结果进行分析，然后对副翼、平尾及方向舵操纵系统的静态性能指标、疲劳损伤、磨损及间隙、正常操纵情况以及应急操纵情况下使用寿命以及系统零组件拆检范围进行评估，最终给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。
权利要求
1. 一种飞机全机主操纵系统疲劳试验方法，其特征是，疲劳试验方法为如下步骤 (1)依据飞机全机主操纵系统疲劳试验要求，分别对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的操纵载荷/操纵位移实测数据选取滤波主参数和滤波门槛值，进行滤波处理； (2)对滤波处理后的操纵载荷/操纵位移实测数据进行数据处理，同时解决涉及操纵位移所带来的实测谱频次问题，即操纵载荷与操纵位移两者的频次匹配问题；通过对飞机每个起落的操纵载荷/操纵位移滤波数据进行峰值/谷值计数，给出飞机各任务剖面的起落谱及均值谱，进而形成以操纵载荷及操纵位移谱的形式给出地面实测总谱和空中实测总谱； (3)依据地面实测总谱和空中实测总谱数据，按驾驶杆操纵或脚蹬操纵的实测峰值/谷值谱的形式编制实测试验谱，分别以飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统实测试验谱、地面刹车实测试验谱和复合操纵实测试验谱给出，其中，平尾操纵系统分四种力臂状态，方向舵操纵系统分大/小速度两种状态；地面刹车实测试验谱以及复合操纵实测试验谱均单独给 出； (4)以限制载荷的50%和100%两个级别的等幅块谱编制飞机全机主操纵系统疲劳验证谱，考核并验证飞机主操纵系统在应急操纵情况下的疲劳性能，其中，飞机副翼、平尾操纵系统，按左偏/右偏或前推/后拉的对称循环进行加载；方向舵操纵系统，按左/右脚蹬交替操作的脉动循环进行加载；对于地面刹车，按左/右脚蹬同时操作的脉动循环进行加载； (5)综合上述实测试验谱和疲劳验证谱并结合出厂调试操纵数据及外场地面维护操纵数据，编制并给出飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱； (6)在疲劳试验机上进行飞机全机主操纵系统疲劳试验，试验方法为如下之一(一)对疲劳试验机座舱内的驾驶杆或左/右脚蹬上进行操纵载荷及操纵位移的协调加载，实施飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱；完成全机主操纵系统疲劳试验,给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。(二)在与飞机机体疲劳同试时，对飞机副翼、平尾及方向舵操纵系统的疲劳加载均封闭在疲劳试验机座舱内，对座舱内的驾驶杆或左/右脚蹬上进行操纵载荷及操纵位移的协调加载，实施飞机全机主操纵系统疲劳试验载荷谱；安装飞机助力器假件或复合舵机假件，使得助力器后或复合舵机后的操纵系统支撑飞机副翼、平尾及方向舵舵面并与机体疲劳同试；完成全机主操纵系统疲劳试验，给出全机主操纵系统疲劳寿命以及全机操纵系统静态性能指标是否满足疲劳寿命要求的结论。
全文摘要
本发明属于飞机操纵系统疲劳定寿技术，涉及一种飞机全机主操纵系统疲劳试验方法。本发明能够进行操纵载荷及操纵位移疲劳协调加载、实施包括操纵载荷及操纵位移谱在内的飞机全机主操纵系统疲劳试验，同时考虑在同一架疲劳试验机上与飞机机体疲劳同试问题、使得全机主操纵系统零组件及其支持件的疲劳性能以及全机操纵系统的静态性能指标均得到实际考核。较为真实地反映了飞机主操纵系统在正常操纵情况和应急操纵情况下的实际受载情况，体现了飞机主操纵系统既是结构又是机构的疲劳性能；降低了试验成本，提高了试验结果的可靠度。
文档编号G01M99/00GK102680221SQ20121014622
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者卢京明, 张联营 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所