襟縫翼舵面疲勞試驗(yàn)通路觸點(diǎn)保護(hù)技術(shù)

李宏亮 路璐 孟立

摘? 要：襟縫翼舵面結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)不同于常規(guī)的疲勞試驗(yàn)，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)活動(dòng)舵面隨動(dòng)加載時(shí)，活動(dòng)舵面和加載裝置的位置關(guān)系隨時(shí)在改變，即加載裝置跟隨舵面一起運(yùn)動(dòng)。通常飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)都是靜止加載，一般不用考慮運(yùn)動(dòng)中的隨動(dòng)加載問題，加載過程中的保護(hù)裝置采用限位開關(guān)與多路故障檢測器連接就可以實(shí)現(xiàn)，為了防止在試驗(yàn)過程中由于意外情況導(dǎo)致活動(dòng)舵面和加載裝置相碰引起試驗(yàn)件的損傷，必須在兩個(gè)活動(dòng)部位加裝一對保護(hù)裝置，當(dāng)這一對保護(hù)裝置相碰時(shí)，試驗(yàn)卸載卸壓，根據(jù)該試驗(yàn)的特殊性及重要性，設(shè)計(jì)了通路觸點(diǎn)保護(hù)，分別安裝在試件與加載裝置的關(guān)鍵部位，當(dāng)活動(dòng)舵面和加載裝置觸碰時(shí)，控制系統(tǒng)保護(hù)，試驗(yàn)停止，故障信號(hào)鎖存，隨后進(jìn)行檢查處理，從而保證了試驗(yàn)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：活動(dòng)舵面;通路保護(hù);隨動(dòng)加載;信號(hào)鎖存

中圖分類號(hào)：V216 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）06-0017-03

引言

飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)是驗(yàn)證飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否合格，證明多選結(jié)構(gòu)形式是否合理的關(guān)鍵過程，在試驗(yàn)過程中因意外所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞對整個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果有著巨大的影響[1]，所以在運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)對試驗(yàn)件的正常保護(hù)十分重要，通常試驗(yàn)件的保護(hù)措施分為軟件保護(hù)和硬件保護(hù)，軟件保護(hù)即控制系統(tǒng)內(nèi)部因觸發(fā)保護(hù)條件導(dǎo)致試驗(yàn)保護(hù)，系統(tǒng)卸載卸壓;硬件保護(hù)即在試驗(yàn)件或加載機(jī)構(gòu)上設(shè)置的如觸點(diǎn)、光電以及人工應(yīng)急按鈕等保護(hù)裝置，針對襟/縫翼舵面結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)不同于常規(guī)的疲勞試驗(yàn)，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)活動(dòng)舵面隨動(dòng)加載時(shí)，活動(dòng)舵面和加載裝置的位置關(guān)系隨時(shí)間的變化而變化，即加載裝置隨舵面一起運(yùn)動(dòng)。為了防止在試驗(yàn)過程中由于意外情況導(dǎo)致活動(dòng)舵面和加載裝置相碰引起試驗(yàn)件的損傷，例如某型飛機(jī)襟縫翼結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)，加載過程中舵面與加載裝置均處于活動(dòng)狀態(tài)，舵面易觸碰到加載裝置[2]，其加載模型如圖1所示，為了保證試驗(yàn)件的安全，設(shè)計(jì)了一種通路觸點(diǎn)保護(hù)技術(shù)，將多組觸點(diǎn)保護(hù)裝置安裝在兩個(gè)活動(dòng)部位，當(dāng)任意一組或多組保護(hù)裝置觸碰時(shí)，試驗(yàn)卸載卸壓，并鎖存故障位置信號(hào)，由此保護(hù)試驗(yàn)件的意外損壞，同時(shí)能夠快速查找到故障保護(hù)位置，保障了試驗(yàn)的安全運(yùn)行。

1 基本原理

在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)中，為了保護(hù)試驗(yàn)件的安全，將所有外部保護(hù)裝置串聯(lián)接入?yún)f(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)互鎖保護(hù)接口，當(dāng)某一路保護(hù)起作用時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)便處于互鎖保護(hù)狀態(tài)，系統(tǒng)停止試驗(yàn)[3]，如圖2所示。

本文所涉及的通路觸點(diǎn)保護(hù)技術(shù)由兩部分組成，分別為電極控制和電極測試，電極是觸點(diǎn)與接觸面的統(tǒng)稱，每個(gè)電極由一個(gè)觸點(diǎn)和一個(gè)接觸面組成，試驗(yàn)過程中當(dāng)有一路觸點(diǎn)與接觸面相碰時(shí)電極控制繼電器常閉觸點(diǎn)打開，輸出故障保護(hù)信號(hào)，該信號(hào)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)，使試驗(yàn)停止，并卸載卸壓，同時(shí)繼電器常開開關(guān)與故障鎖存信號(hào)等形成閉環(huán)，故障鎖存信號(hào)燈亮。將該裝置的金屬觸點(diǎn)安裝在隨動(dòng)加載裝置上，用來監(jiān)測需保護(hù)的試驗(yàn)件部位，并將通路觸點(diǎn)保護(hù)裝置串聯(lián)接入控制系統(tǒng)保護(hù)環(huán)路中，通過檢測觸點(diǎn)與接觸面是否觸碰來判定試驗(yàn)是否需要停止，以此來有效的保護(hù)試驗(yàn)件[4]。由于觸點(diǎn)和接觸面分開安裝，只有當(dāng)其相碰時(shí)才會(huì)形成回路起到保護(hù)作用。為了防止觸點(diǎn)與接觸面上的導(dǎo)線脫落而使保護(hù)失效，在各觸點(diǎn)和接觸面之間并聯(lián)相接了測試指示燈，該部分電路組成電極測試盒。試驗(yàn)前，分別按壓電極測試盒中的測試開關(guān)，檢查控制線是否有效，當(dāng)所有指示燈亮?xí)r，表明控制線正常，方可加壓啟動(dòng)試驗(yàn)。通路觸點(diǎn)保護(hù)機(jī)制如圖3所示。

2 通路觸點(diǎn)保護(hù)裝置電路設(shè)計(jì)

2.1 電極控制盒設(shè)計(jì)

根據(jù)需求，當(dāng)任何一路觸點(diǎn)與接觸面觸碰時(shí)，控制系統(tǒng)都應(yīng)互鎖保護(hù)，停止試驗(yàn)，并且能夠顯示發(fā)生故障的具體位置，因此設(shè)計(jì)了如圖4所示的電極控制電路，電極控制盒由電源及六對電極、繼電器、LED顯示燈共同夠成了有六路輸入，六路輸出（繼電器常閉觸點(diǎn)）的或非門電路[5]。

設(shè)電路輸入：電極接通為邏輯1，斷開為邏輯0。

設(shè)電路輸出：繼電器常閉觸點(diǎn)接通為邏輯1，斷開為邏輯0。

電路輸入/輸出之間的邏輯為或非關(guān)系。其邏輯表達(dá)式為：

=（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）

式中：（1）～（6）表示6對電極。

：為輸出結(jié)果（K1的常閉觸點(diǎn)）

只要或非門電路中任意一個(gè)輸入為1，不管其它輸入是0還是1，輸出? 都是0。使用F（K1的常閉觸點(diǎn)）與試驗(yàn)控制系統(tǒng)相連，達(dá)到試驗(yàn)有故障時(shí)系統(tǒng)卸壓/卸載，起到保護(hù)試件的目的，同時(shí)繼電器常開觸點(diǎn)兩端與LED顯示燈和電源連接，當(dāng)某一路? 為0時(shí)，該路故障鎖存信號(hào)LED燈亮，將保護(hù)信號(hào)鎖存[6]。

2.2 電極測試盒設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)強(qiáng)度疲勞試驗(yàn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)且長久的疲勞試驗(yàn)，加載過程中加載裝置與試驗(yàn)件一直處于動(dòng)態(tài)，連接觸點(diǎn)的線纜會(huì)長時(shí)間老化或被拉斷等導(dǎo)致保護(hù)失效，因此設(shè)計(jì)了電極檢測盒，該裝置由LED指示燈、閉合開關(guān)、電源組成，電源共享電極控制盒中的電源[7]，電路如圖所示5所示，試驗(yàn)開始啟動(dòng)前，通過分別按下開關(guān)（1）～（6）來檢查控制線是否脫落斷開，當(dāng)所有燈亮?xí)r表明控制線纜正常，能夠保證電極控制良好。

3 功能驗(yàn)證

將電路連接成功后，用金屬桿代替接觸面分別對電極控制與電極測試盒進(jìn)行了測試。

3.1 電極測試盒測試

電源打開后，按下1-6路測試開關(guān)，LED顯示燈均亮，隨后對其中一路及多路進(jìn)行斷線測試[8]，斷線后指示燈不亮，系統(tǒng)保護(hù)，即電極測試盒能夠監(jiān)測電極控制線纜是否損壞。

3.2 電極控制盒測試

利用金屬桿代替接觸面，將觸點(diǎn)與接觸面單個(gè)觸碰后控制系統(tǒng)互鎖[9]，故障鎖存信號(hào)燈亮，隨后進(jìn)行多個(gè)隨機(jī)組合觸碰測試，同樣控制設(shè)備互鎖，故障鎖存信號(hào)燈均變亮，系統(tǒng)保護(hù)。

3.3 通路觸點(diǎn)保護(hù)測試

手動(dòng)按下1-6路電極測試盒中的測試開關(guān)，LED全部變亮，隨機(jī)將觸點(diǎn)與接觸面進(jìn)行觸碰，系統(tǒng)均互鎖保護(hù)，故障鎖存信號(hào)燈亮，故障位置對應(yīng)準(zhǔn)確。當(dāng)對控制線纜短線處理后。對應(yīng)指示燈熄滅，提示該路控制線纜有故障，系統(tǒng)互鎖保護(hù)。

隨后進(jìn)行了長達(dá)一周的不斷電功能測試，結(jié)果表明該保護(hù)裝置安全可靠，能夠滿足試驗(yàn)保護(hù)要求[10]。

4 試驗(yàn)應(yīng)用

在某型飛機(jī)襟縫翼疲勞試驗(yàn)中通路觸點(diǎn)保護(hù)裝置的應(yīng)用。

觸點(diǎn)安裝位置如圖6所示，在隨動(dòng)加載過程中，觸點(diǎn)與接觸面始終保持一定安全距離，當(dāng)出現(xiàn)某種故障導(dǎo)致觸點(diǎn)與接觸面觸碰時(shí)，系統(tǒng)立即互鎖，故障鎖存燈報(bào)出觸碰點(diǎn)，試驗(yàn)保護(hù)并停止，響應(yīng)迅速，及時(shí)制止了因意外導(dǎo)致的試驗(yàn)件二次破壞，保護(hù)了試驗(yàn)件的安全，試驗(yàn)如圖7所示。

5 結(jié)果

本試驗(yàn)通過對通路觸點(diǎn)保護(hù)功能的測試，結(jié)果顯示，電極測試可判斷電極控制線纜是否斷開或損壞，為電極控制提供有效的控制回路，保障電極控制的正常工作，電極控制可檢測出某一路或多路觸點(diǎn)與接觸面是否觸碰，即是否存在試驗(yàn)件損壞隱患，并且通過試驗(yàn)應(yīng)用表明該保護(hù)技術(shù)功能正常，保護(hù)及時(shí)，可有效提高試驗(yàn)運(yùn)行的安全性。

6 結(jié)論

通過對通路觸點(diǎn)保護(hù)裝置的測試與應(yīng)用可以得出：

（1）通路觸點(diǎn)保護(hù)技術(shù)使用元器件簡單，組成電路簡易，易實(shí)現(xiàn)。

（2）保護(hù)區(qū)域范圍大，可在多處安裝，可同時(shí)監(jiān)測較多位置的安全隱患，能夠解決飛機(jī)活動(dòng)舵面隨動(dòng)加載時(shí)試驗(yàn)件保護(hù)問題。

（3）采用了串聯(lián)并行機(jī)制，任何一路出故障，系統(tǒng)均可互鎖保護(hù)。

（4）可廣泛應(yīng)用于隨動(dòng)加載舵面疲勞試驗(yàn)，如飛機(jī)襟縫翼疲勞試驗(yàn)等。

（5）具有信號(hào)鎖存功能，可快速有效的判斷出故障出處，提高試驗(yàn)運(yùn)行效率。

通路觸點(diǎn)保護(hù)在襟縫翼疲勞試驗(yàn)的長期測試與應(yīng)用過程中，可有效保護(hù)試驗(yàn)件的安全，具有耗材成本低、組裝簡便等特點(diǎn);該保護(hù)方式主要針對飛機(jī)襟縫翼等舵面疲勞試驗(yàn)試驗(yàn)件的安全保護(hù)進(jìn)行研究與驗(yàn)證，在疲勞試驗(yàn)中的其他性能及對疲勞試驗(yàn)的影響有待進(jìn)一步研究。

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