挂架天平测量飞机外挂物运载飞行载荷

　　0　引言

　　外挂物载荷成为载机性能预计、外挂物及其悬挂装置结构完整性设计、载机与外挂物安全分离轨迹预计的重要基础数据。国外航空技术人员经过多年探索,开发了多种外挂物载荷测量方法和手段[1-4]。大体包含风洞试验、CFD计算、飞行试验和数值仿真。为了研究各种方法的局限性,航空发达国家开展了大量飞行试验外挂物载荷测量技术研究。通过对大量试飞数据的分析和总结,改进了外挂物载荷风洞实验方法,优化了CFD计算模型,并最终修订了MIL-A-8591中外挂物载荷的计算方法[5]。

　　国内研究起步较晚,开发了小型内置式外挂物天平,其载荷数据在某新型机外挂物与载机分离轨迹预计和评估方面发挥了重要作用。文中对六分量挂架天平,在某大型外挂物的运载飞行载荷进行了研究。

　　1　挂架天平

　　天平是一种专用测力装置。基本原理是利用固体传力特性,设计对某个力分量敏感的传力单元,将外界传递给天平的合力经过天平后从结构层次将力进行分解;利用应变计测试技术,在传力单元上巧妙改装应变计并组桥,感受力变化并进一步对力进行解耦;模拟实际承载状态,完成天平载荷校准实验,建立天平输出与外部载荷间数学关系,即天平载荷公式。利用天平载荷公式和外力引起的应变电桥输出计算获得外载荷。

　　挂架天平研制应用了天平测力原理,挂架结构框体类似外挂物专用挂架,其几何特性、质量特性和机械接口与真实挂架基本一致。挂架天平机械上接口与通用挂架连接,在挂架内部前吊点和后吊点分别安装了一台六分量框式天平,天平自由端分别与外挂物的前吊点和后吊点连接,从而具备运载外挂物的功能,示意见图1。图2给出了挂架天平的基本结构组成:挂架骨架、前吊天平、后吊天平、天平与挂架连接件、天平与外挂物连接件及滑轨。

　　2　飞行试验

　　2.1　测试改装

　　某型机经过测试改装达到挂架天平挂飞试验状态。挂架天平飞行试验测试参数包括:载机基本飞行状态参数、挂架天平应变、温度、外挂物重心三向过载参数。机载采集器加装在载机设备舱,挂架天平的应变信号下传至位于外挂物内的采集器,信号转换成ARNIC-429信号上传至机载记录器。天平的温度信号、外挂物重心三向过载上传至机载采集记录器。为了保证飞行安全和测试有效性,重要的测试数据通过载机遥测系统发送至地面进行实时监控。

　　2.2　试飞结果

　　挂架天平飞行试验以影响外挂物载荷的高度、马赫数、迎角、侧滑角和法向过载等参数来设计试验网格。飞行试验动作包含稳定平飞、常规对称拉起、稳定盘旋、稳定侧滑。这里选取了稳定平飞和常规对称拉起试验数据中的某典型数据,并以此数据为基准,利用风洞实验(全机缩比模型)所获得的外挂物气动导数,计算得到对应状态的外挂物气动载荷。