一种重载三向测力平台校准方法与流程

本发明涉及一种重载三向测力平台校准方法，属于落震试验测试设备校验。

背景技术：

1、三向测力传感器和三向测力平台是力学测试的主要手段之一，目前、国内航空领域在起落架动力学试验方面较为广泛的采用了三向测力平台对飞机起落架落震试验过程中起落架机轮承受的三向载荷进行同时域动态测量。

2、落架落震试验时对起落架机轮承受的三个方向的动态载荷测试准确是对起落架缓冲特性的评定是一个至关重要点。三向测力平台尺寸大、承受载荷大，目前国内对其没有统一的行业标准或国家标准进行校准，但测力平台的精度需进行精确的检验和评判，才能保证落震试验过程中起落架三向载荷动态测试的准确性，从而科学的评判出起落架的缓冲特性。

3、国内航空领域在起落架动力学试验方面较为广泛的采用了三向测力平台对飞机起落架落震试验过程中起落架机轮三向载荷进行同时域动态测量，三向测力平台的设计、校准方法没有统一的国家标准或者行业标准，平台设计、校准过程中只考虑中心区域受载，不考虑复合受载的情况，校准过程中也只考虑中心单向加载，不考虑复合区域受载情况。设计出来的测力平台因只考虑中心单向校准，表面上指标满足行业标准，实际上因考虑分析因素不充分，测力平台实际使用受载区域的精度差、频响低、不能满足实际精度指标要求，因而导致对起落架动态特性性能测试评判九不够准确。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可靠性和准确性高的重载三向测力平台校准方法。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种重载三向测力平台校准方法，以所述三向测力平台的航向受力为x向，以所述三向测力平台的侧向受力为y向，以所述三向测力平台的垂向受力方向为z向建立直角坐标系，其特征在于：包括中心校准和偏心校准；所述中心校准包括步骤s1中心单向校准和步骤s2中心复合校准，所述偏心校准包括步骤s3偏心单向校准和步骤s4偏心复合校准；将所述三向测力平台的上表面均分为面积相同的中心区域和若干个围绕中心区域的偏心区域；

4、所述步骤s2中心复合校准包括：

5、s2.1沿z向向所述三向测力平台中心区域加载标准垂向力至满量程值，

6、并保持该加载值不变；

7、s2.2分别沿x向、y向向所述三向测力平台逐级加载标准航向力、侧向力，直至校准至满量程值；

8、s2.3观察x向、y向、z向的力值输出是否超出误差情况，卸载完成z

9、→x、y→z项力值校准；

10、所述步骤s3偏心单向校准包括：

11、s3.1调整三向测力平台紧固在加载龙门架的位置、使三向测力平台偏心区域处于龙门架对称中心位置，调整x/y/z向加载缸的行程紧贴三向测力平台的端面且使三个方向的加载力作用在龙门架的对称中心位置；

12、s3.2分别沿z向、x向、y向向所述三向测力平台逐级加载标准垂向力、航向力、侧向力，直至校准至满量程值，卸载完成z向、x向、y向力值校准；

13、s3.3观察x向、y向、z向的力值输出是否超出误差情况；

14、所述步骤s4偏心复合校准包括：

15、s4.1调整三向测力平台紧固在加载龙门架的位置、使三向测力平台偏心区域处于龙门架对称中心位置，调整x/y/z向加载缸的行程紧贴三向测力平台的端面且使三个方向的加载力作用在龙门架的对称中心位置；

16、s4.2沿z向向所述三向测力平台偏心区域加载标准垂向力至满量程值，

17、并保持该加载值不变；

18、s4.3分别沿x向、y向向所述三向测力平台逐级加载标准航向力、侧向力，直至校准至满量程值；

19、s4.4观察x向、y向、z向的力值输出是否超出误差情况，卸载完成z

20、→x、y→z项力值校准。

21、由此，通过对三向测力平台承载区域的承载特性采用单向加载和复合加载的方法行分析说明，考虑到复合受载的情况，校准过程中不仅考虑中心单向加载，还考虑复合区域受载情况，不同受载区域进行单项和复合校准，确定出三向测力平台的实际精度指标。运用该技术设计的重载三向测力平台已经应用到多个大、中型飞机起落架落震试验，效果良好。

22、f(t)y、f(t)x、f(t)z为起落架三向动态载荷：f(t)yi、f(t)xi、f(t)zi分别为单个测力平台侧向力同时域矢量合成力、航向力同时域矢量合成力、垂向力同时域矢量合成力。其中某个测力平台同时域三向力合成分别为f(t)xi、f(t)yi、f(t)zi分别为单个测力平台某个传感器的航向力标定传力函数、侧向力标定传力函数、垂向力标定传力函数，所有的力值合成须严格按照时域同步合成。

23、落震试验时起落架机轮承受的三向动态载荷f(t)y、f(t)x、f(t)z为基于迪卡尔坐标系的三向正交载荷，因此三向测力平台也要按照正交三向载荷进行设计。通常情况，对于不同型号规格的起落架，三向测力平台需根据起落架实际结构、受力面积、载荷大小等情况进行分析,对应转化为测力平台设计要考虑的规格尺寸、单向和复合承载特性、受力区域范围、动态响应特性,三维力传感器的力值精度、耦合精度、动态特性等影响因素。

24、三维力传感器为测力平台的核心元件，需要测量精度高，耦合误差小，抗过载能力强。三维力传感器在测力平台里为过约束或过定位情况，因而受力情况复杂，尽量选取的传感器内部能自解耦，测力平台才能校验通过。传感器精度指标国家有鉴定规范，设计三向测力平台用传感器主要精度指标应需满足：三向力传感器线性度≤0.3％fs、重复性≤0.3％fs、滞后≤0.3％fs、力值耦合误差≤1％fs，力值误差≤0.5％fs，传感器动态响应频率应≮4k，传感器精准配合面工差控制在0.02mm。

25、根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

26、具体的，所述三向测力平台的上表面分为九宫格式9个面积相同的区域，包括处于所述三向测力平台的上表面中心位置的中心区域及围绕所述中心区域划分的偏心区域；每个区域上方均盖有校准匀力板。

27、具体的，所述步骤s2.2包括：

28、s2.2.1沿x向向所述三向测力平台逐级加载标准航向力，此时y向不加载力，直至x向校准至满量程值；

29、s2.2.2沿y向向所述三向测力平台逐级加载标准侧向力，此时x向不加载力，直至y向校准至满量程值。

30、具体的，所述步骤s3.2包括：

31、s3.2.1沿z向向所述三向测力平台逐级加载标准垂向力，此时x向、y向均不加载力，直至校准至满量程值，卸载完成z项力值校准；

32、s3.2.2沿x向向所述三向测力平台逐级加载标准航向力，此时z向、y向均不加载力，直至校准至满量程值，卸载完成x向力值校准；

33、s3.2.3沿y向向所述三向测力平台逐级加载标准侧向力，此时z向、x向均不加载力，直至校准至满量程值，卸载完成y向力值校准。

34、具体的，所述步骤s4.3包括：

35、s4.3.1沿x向向所述三向测力平台逐级加载标准航向力，此时y向不加载力，直至校准至满量程值；

36、s4.3.2沿y向向所述三向测力平台逐级加载标准侧向力，此时x向不加载力，直至校准至满量程值。

37、具体的，所述逐级加载的方式为：在量程范围内以10％fs增值的载荷逐级加载。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、1)本发明的一种重载三向测力平台校准方法将测力平台有效承载区域按照九宫格的方式进行区域划分，不同的承载区域给出了不同的力值精度和耦合精度指标。

40、2)本发明的一种重载三向测力平台校准方法对三向测力平台承载区域的承载特性采用单向加载和复合加载的方法行分析说明，设计出了动态频响高、力值精度高、耦合精度小的重载三向测力平台，运用该技术设计的重载三向测力平台已经应用到多个大、中型飞机起落架落震试验，效果良好。该方法可广泛应用与航空航天领域内着陆地装置的冲击、跌落等试验的载荷测试。