CN108459517B - 施加多种载荷的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种施加多种载荷的方法。其中该方法包括：将所述多种载荷中的至少一部分载荷的施加操作分解为多个加载任务，所述多个加载任务用于施加不同的载荷；将所述多个加载任务写入执行测控操作的脚本程序；以及根据所述脚本程序施加和/或卸除所述至少一部分载荷。

Description

施加多种载荷的方法

技术领域

本申请涉及热力联合试验领域，具体而言，涉及一种施加多种载荷的方法。

背景技术

通常需要在地面模拟飞行器结构在高空低氧环境高速飞行时所遭遇到的气动加热和各种类型的载荷环境，按真实的飞行历程、按时序施加力热载荷，力热同步加载，一次性完成、不可重复、间断。模拟全程飞行的力热载荷环境时，会涉及到力热氧多载荷耦合加载试验技术和长时间高温环境测试技术。

由于在大气环境下，力热联合试验中的试验件很快出现被氧化现象，出于保护试验件的考虑，此类力热联合试验需要在能够提供低氧环境的氮气环境舱中进行。氮气环境舱为全封闭，在试验流程方面要考虑与加热控制***的同步；与搭载长时间高温测量任务如何能协同工作；加载全程中无法人工干预及确认试验件加载姿态位置；多点力加载协调；如何配置自平衡载荷与飞行谱载荷(后文中也成“载荷谱载荷”)两种类型加载；力热耦合等问题，而目前国内还没有这方面相关技术能够给予支持。

对于此类试验任务，各分***要做充分的准备、调试，然后是联合预试。舱门关闭后，进入正式试验流程，各分***要求在规定的较短时间节点内，完成各自技术状态的最后确认。

加载***的测控任务是本次试验中最为复杂、难度、风险最大。全程为闭环测控，风险预案中只有液压级别的急停，一旦启动，那就意味着整个试验任务的失败。

针对上述于配置自平衡载荷与飞行谱载荷两种类型加载的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种施加多种载荷的方法，以至少解决于配置自平衡载荷与飞行谱载荷两种类型加载的技术问题。

为了解决上述问题，本发明的实施例将加载测控任务分解，写入加载测控***的脚本程序中，(1)按照主试验流程和其它搭载任务需求，判断试验件位置状态，完成相应的加载动作，(2)并在完成力热同步的载荷谱后，持续测控，协同完成其它分***搭载的高温环境测试任务。

并且，考虑设计的加载谱中，本发明的实施例将多个自平衡载荷单独处理，在通道函数中与当前命令值做实时计算，不写入力载荷谱中。从而解决了在试验流程中要求对飞行器结构重量提供自平衡载荷，而在试验前后搭载的模态测试中要求去除自平衡载荷，试件始终处于一端固支状态问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种施加多种载荷的方法，包括：将所述多种载荷中的至少一部分载荷的施加操作分解为多个加载任务，所述多个加载任务用于施加不同的载荷；将所述多个加载任务写入执行测控操作的脚本程序；以及根据所述脚本程序施加和/或卸除所述至少一部分载荷。

可选地，所述多种载荷包括自平衡载荷和载荷谱载荷，其中所述自平衡载荷用于使测试对象保持自平衡；所述载荷谱载荷包括构成载荷谱形式的热载荷和力载荷，其中所述热载荷用于对所述测试对象传递热能，并且所述力载荷用于对所述测试对象施加压向载荷，以及所述至少一部分载荷为所述载荷谱载荷。

从而，在本发明实施例通过将载荷分解为加载任务，并且将加载任务写入脚本程序以及根据脚本程序施加和/或卸除载荷，解决了现有的测试方法中存在的难于实现多种类型载荷施加的问题。并且，由于实施例只对载荷谱载荷实行上述操作，从而解决了现有技术中存在的难于配置自平衡载荷与飞行谱载荷两种类型加载的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明具体实施方式所述的加载多种载荷的方法的流程图；

图2是根据本发明具体实施方式所述的飞行器结构力热联合试验主流程；

图3是根据本发明具体实施方式所述的行器结构力热联合试验在正式试验阶段之前的准备阶段的操作流程图；

图4是根据本发明具体实施方式所述的行器结构力热联合试验的正式试验阶段的流程图；

图5是根据本发明具体实施方式所述的行器结构力热联合试验的试验结束阶段的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明的思想是：将加载测控任务分解，写入加载测控***的脚本程序中，按照主试验流程和其它搭载任务需求，判断试验件位置状态，完成相应的加载动作，并在完成力热同步的载荷谱后，持续测控，协同完成其它分***搭载的测试任务。

图1示出了根据本发明的具体实施方式所述的施加多种载荷的方法的流程图，参考图1所示，所述方法包括：

S102：将多种载荷中的施加操作分解为多个加载任务，多个加载任务用于施加不同的载荷；

S104：将多个加载任务写入执行测控操作的脚本程序；以及

S106：根据脚本程序施加和/或卸除多种载荷。

从而，通过分解加载测控任务，将任务目标植入加载测控指令中，实现了在试验过程中无法人工干预及确认试验件加载姿态位置的前提下，通过脚本程序对多种载荷进行加载配置并操控多点力协调加载，解决了多种类型载荷施加的问题。

进一步地，多种载荷包括自平衡载荷和载荷谱载荷，其中自平衡载荷用于使测试对象保持自平衡，载荷谱载荷包括载荷谱形式的热载荷和力载荷，其中热载荷用于对测试对象传递热能，并且力载荷用于对测试对象施加压向载荷。

从而，在本发明的实施例中，只将载荷谱载荷通过脚本程序进行加载配置。而自平衡载荷不通过所述脚本程序进行加载。从而在试验流程中可以对飞行器结构重量提供自平衡载荷，而在试验前后搭载的模态测试中也可以去除自平衡载荷，使得试件始终处于一端固支状态。从而使得自平衡载荷与载荷谱载荷能够合理地配置。从而，解决了现有技术中存在的自平衡载荷与载荷谱载荷难于配置的技术问题。

进一步地，自平衡载荷的施加与去除由通道函数实时解算出控制指令来实现。试验要求中需要对待测对象的重量提供自平衡载荷，但在模态测试中需去除自平衡载荷，通过设置通道函数独立计算自平衡载荷，使得通道函数只与当前命令值做实时计算，随时可以配合搭载其他分***完成测试任务，从而实现了自平衡载荷的单独处理。当然，自平衡载荷也可以通过其他方式加载，只要相对于所述载荷谱载荷单独处理即可。

进一步地，自平衡载荷的施加操作包括：在对测试对象施加载荷谱载荷之前对测试对象施加自平衡载荷；在载荷谱载荷施加完毕后，保持自平衡载荷。在对测试对象施加载荷谱载荷之前对测试对象施加自平衡载荷，这一操作属于加载准备阶段，即正式加载之前，利用自平衡载荷平衡掉测试对象的自重，模拟测试对象实际飞行的悬空状态，为正式加载做准备；在载荷谱载荷施加完毕后，试验结束即加载谱执行完毕，保持自平衡载荷直至试验数据上传完毕。

需要说明的是自平衡载荷是由机械限位支撑实现的，机械限位开合的依据为伺服控制电流的饱和值，只有液压***提升至与当前载荷值相应的工作压力下，同时给出目标值，伺服控制电流才会回至可控范围内，机械限位才会松动并可拆卸下来。

进一步地，自平衡载荷的施加操作还包括：对测试对象进行模态测试之前，去除自平衡载荷。也就是说，在本实施例中，在试验数据上传完毕后，关闭自平衡载荷通道函数的计算，从而去除自平衡载荷。从而满足了试验流程中要求对飞行器结构重量提供自平衡载荷，而在试验前后搭载的模态测试中要求去除自平衡载荷的要求。

进一步地，自平衡载荷的施加操作还包括：在对测试对象进行模态测试之后，重新施加自平衡载荷。由于结束模态测试后，测试对象需恢复初始状态即试验开始前的状态，因此本实施例的方法在结束模态测试后，施加自平衡载荷，从而使得对象恢复到初始状态，以便进行后续工作。

进一步地，载荷谱配置为按照如下方式施加力载荷和热载荷：施加载荷谱载荷；在力载荷达到第一个峰值时暂停载荷谱的实施，并保持第一个峰值的力载荷；以及在预定时间后，继续实施载荷谱，实现力载荷和热载荷的同步加载。在力热联合试验中，要求做到力热同步。由于对测试对象进行加热时，需要一段时间才能使得测试对象到达一定温度。因此本实施例中，在力载荷达到第一峰值时，暂停载荷谱的实施，直到预定时间后才继续实施谱载荷。从而通过这种方式，实现了力热同步加载。

其中，施加所述载荷谱载荷的操作可以在接收到来自加热控制时序发送的启动信号时触发；并且继续实施载荷谱载荷的操作可以在再次接收到来自加热控制时序发送的启动信号时触发。从而，通过这种方式，实现了力热同步。

进一步地，自平衡载荷和力载荷通过作动筒向测试对象施加载荷。当然，自平衡载荷和力载荷也可以通过其他方式施加。只要是本领域所知晓的施加自平衡载荷和力载荷的方式即可。

从而本发明专利申请的实施例，通过将载荷分解为加载任务，并且将加载任务写入脚本程序以及根据脚本程序施加和/或卸除载荷，解决了现有的测试方法中存在的难于实现多种类型载荷施加的问题。并且，由于实施例只对载荷谱载荷实行上述操作，从而解决了现有技术中存在的难于配置自平衡载荷与飞行谱载荷两种类型加载的问题。

下面结合附图2-5，对本实施方式的具体方案作出进一步描述。

本次试验设计15个点加载，将其中3个自平衡载荷单独处理，简化为通道函数，只与当前命令值做实时计算，当跳出力热时序历程后随时能够配合搭载的其它分***完成测试任务。

参考图2所示，飞行器结构力热联合试验主流程如下所述：

1)试验准备阶段：开启水冷***、氮气冷却***、模态***自检、加热控制***自检。

2)加载准备阶段：将3个自平衡载荷以及12个加载点施加到力控初值；搭载各分***同步测量；加载具备正式试验状态。

3)氮气置换阶段：关闭舱门，开启氮气置换。

4)正式试验阶段：环境参数核对；测量开始；开始加载；各分***开始测试力热环境参数；加载到第一个平台上保载；继续加载；完成力热谱后，加载回力控初值(自平衡载荷保持)。

5)试验结束阶段：加载持续测控中；解除3个自平衡载荷；完成12 个加载点与3个自平衡加载点脱离飞行器结构动作；协同完成搭载的模态测试；恢复施加3个自平衡载荷；等待机械限位安装完成；关闭加载测控***。

根据图2、图3所示流程，本试验共15个加载点，其中3个自平衡载荷，按飞行时序、真实历程，完成力热同步加载。因此，采用分解加载测控任务，设计脚本程序的方法来完成。

在加载准备阶段，Fg1～Fg3的三个自平衡载荷分别由机械限位

支撑实现。首先按图2流程，松掉机械限位。此时的判断依据为伺服控制电流的饱和值，只有液压***提升至与当前载荷值相应的工作压力下，同时给出目标值，伺服控制电流才会回至可控范围内，机械限位才能保证松动，可以拆卸下来。由加载测控***完成Fg1～Fg3的三个自平衡载荷的回初值、切位控、作动筒脱离飞行器结构。这一系列动作分解后，都要写入脚本程序，并植入测控策略中，当流程执行到此脚本时，动作将准确无误完成。

下一步脚本程序BREAK_OUT_FORCE_READY的任务是15个加载点作动筒从当前各自位置同时动作，贴近飞行器结构，完成预备动作，最终距加载点表面距离为5～10mm。

再执行脚本程序BREAK_OUT_FORCE，全部加载点已经紧贴飞行器结构，初值均为小载荷，切力控模式。

开启自平衡载荷通道的函数计算，施加上自平衡载荷(自平衡载荷值可以作为常数写入公式，与指令作实时运算)。

此时，完成加载准备阶段。

再次进入试验主流程，当接收到来自加热控制时序发送的启动信号时，触发My_Test_Start脚本，开始执行载荷谱。第一峰值到时，设计了5 秒的反应时间，由人工干预暂停。

保持当前载荷峰值，当再次接收到来自加热控制时序发送的启动信号，继续执行载荷谱，完成力热同步加载。

根据图4所示流程，在试验结束阶段，加载谱已执行完毕，自平衡载荷保持，各加载点回初值，控制模式为力控。

关闭自平衡载荷通道的函数计算，去除自平衡载荷。

执行脚本程序BREAK_OUT_FORCE_READY，全部加载点脱离飞行器结构，切位控模式。

等待并协同完成模态测试任务。

结束模态测试后，执行Fg1-Fg3_BREAK_OUT_FORCE脚本，仅施加自平衡载荷的作动筒贴紧飞行器结构，切力控，执行Fg1-Fg3_GOTO_VALUE脚本，施加平衡自重载荷。安装机械限位，完成后续工作。

从而本发明专利申请的实施例，通过将载荷分解为加载任务，并且将加载任务写入脚本程序以及根据脚本程序施加和/或卸除载荷，解决了现有的测试方法中存在的难于实现力热耦合的问题。并且，由于实施例只对载荷谱载荷实行上述操作，从而解决了现有技术中存在的难于配置自平衡载荷与飞行谱载荷两种类型加载的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种施加多种载荷的方法，其特征在于，包括：

将所述多种载荷中的至少一部分载荷的施加操作分解为多个加载任务，所述多个加载任务用于施加不同的载荷；

将所述多个加载任务写入执行测控操作的脚本程序；以及

根据所述脚本程序施加和/或卸除所述至少一部分载荷；

所述多种载荷包括自平衡载荷和载荷谱载荷，其中

所述自平衡载荷用于对测试对象施加重力方向约束，保持自平衡状态；

所述载荷谱载荷包括构成载荷谱形式的热载荷和力载荷，其中所述热载荷用于对所述测试对象传递热能，并且所述力载荷用于对所述测试对象施加压向载荷，以及所述至少一部分载荷为所述载荷谱载荷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自平衡载荷的施加与去除由通道函数实时解算出控制指令来实现。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自平衡载荷的施加操作包括：

在对所述测试对象施加所述载荷谱载荷之前对所述测试对象施加所述自平衡载荷；以及

在所述载荷谱载荷施加完毕后，保持所述自平衡载荷。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述自平衡载荷的施加操作还包括在对所述测试对象进行模态测试之前，去除所述自平衡载荷。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述自平衡载荷的施加操作还包括在对所述测试对象进行所述模态测试之后，重新施加所述自平衡载荷。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载荷谱载荷配置为按照如下方式施加所述力载荷和所述热载荷：

施加所述载荷谱载荷；

在所述载荷谱载荷中的力载荷达到第一个峰值时暂停所述载荷谱载荷的实施，并保持所述第一个峰值的力载荷；以及

在预定时间后，继续施加所述载荷谱载荷，实现力载荷和热载荷的同步加载。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述自平衡载荷和所述力载荷通过作动筒向所述测试对象施加载荷。

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