[發明專利]腐蝕條件下航空運動鉸鏈機構壽命評估方法及其試驗裝置

有效

• 申請號: 202110413309.3
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113125149B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 宋超;邊智;聶揚;張哲;韓占杰;滕明
• 申請（專利權）人: 中國航空綜合技術研究所
• 主分類號: G01M13/023
• 分類號: G01M13/023;G01M13/025;G01M13/027
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一種腐蝕條件下航空運動鉸鏈機構壽命評估方法及其試驗裝置，方法包括以下步驟：S1、通過材料級試驗進行腐蝕耦合損傷機理模型構建；S2、模擬運動機構服役期經受的腐蝕環境，并積累零件級耦合損傷試驗數據，對模型進行優化；S3、結合試驗數據對航空運動鉸鏈機構進行壽命評估。還提供一種能實現大角度旋轉的試驗裝置，其包括電磁調壓閥、電磁換向閥、角位移傳感器、被試鉸鏈、試驗夾具、馬達、蓄能器、腐蝕濕熱環境試驗箱以及控制電路。本發明采用壓力調節和電磁閥雙控馬達的方式，壽命試驗裝置可實現長時間、高精度、大擺角運動等要求，能有效支撐腐蝕條件下的航空運動鉸鏈機構壽命評估工作，為壽命評估工作提供準確數據支撐。

技術領域

本發明涉及航空裝備可靠性與壽命評估領域，具體涉及一種腐蝕條件下航空運動鉸鏈機構壽命評估方法及其試驗裝置。

背景技術

航空運動鉸鏈機構，多用于傳遞飛機運動機構的載荷和轉矩，具有工作穩定可靠、維護成本低、重量輕等一系列優點，廣泛地應用于飛機起落架系統和飛機翼面控制系統中，運動鉸鏈機構的可靠運行，對保證飛機安全可靠飛行具有重要意義。

航空運動鉸鏈機構的壽命/耐久性評估和壽命試驗工作，用于評估/驗證航空運動鉸鏈機構的耐久性指標要求，對產品服役期間的性能、制定合理的維修策略和提高綜合保障能力，具有十分重要的意義。

飛機在使用過程中存在停放-飛行-停放的基本任務特點，全壽命周期中停放階段超過整個壽命期的九成以上。對于在沿海地區、島嶼上的機場以及海基平臺上使用的飛機，其運動機構在停放期間易受到的沿海高濕熱環境、高鹽霧海水蒸汽等環境條件影響，長時間的暴露會產生腐蝕、老化等環境損傷，且損傷存在顯著累積效應。而在飛行過程中，飛機起落架、舵面機構中的運動機構受工作載荷和環境載荷影響，也會產生磨損等應力損傷。因此，沿海地區或海基平臺上使用的飛機運動鉸鏈機構壽命評估工作需要綜合考慮腐蝕和磨損耦合作用的影響。然而現有的運動鉸鏈機構壽命評估方法中，未能充分考慮腐蝕對機構使用壽命影響，缺乏將腐蝕條件與運動鉸鏈機構產品使用壽命耦合分析的方法。

航空運動鉸鏈機構的壽命試驗，需要盡量模擬航空運動鉸鏈機構的使用狀態，通過耐久性機理分析確定主要失效模式，確定壽命試驗中所需要施加工作應力和外部環境應力。飛機不僅受到前文所述腐蝕損傷，其主要失效模式為鉸鏈旋轉過程產生的磨損作用，壽命試驗過程中需要模擬鉸鏈旋轉和受載，鉸鏈旋轉角度超過180°(一圈)。現有的運動鉸鏈/關節試驗設備旋轉角度一般不超過45°，主要原因為驅動運動鉸鏈/關節的動力源為電動機，旋轉角度值是利用限位行程開關控制，當電機旋轉到對應角度觸動限位行程開關時，電機停止旋轉，故不能在壽命試驗過程中實現鉸鏈的整周或者超過一圈旋轉。由于無法模擬運動鉸鏈整周旋轉，因此，基于采用現有設備獲得的試驗結果來開展壽命預測與評估，影響腐蝕條件下鉸鏈壽命試驗數據評估的準確性。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明提供了一種腐蝕條件下航空運動鉸鏈機構壽命評估方法，并利用液壓驅動方式改進了運動鉸鏈壽命試驗裝置，能夠很好地解決腐蝕環境與運動鉸鏈磨損機理耦合，并能夠解決現有運動機構不能整周旋轉的問題。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

具體地，本發明提供一種腐蝕條件下航空運動鉸鏈機構壽命評估方法，其包括如下步驟：

S1、構建初步腐蝕耦合損傷機理模型：模擬運動機構服役期經受的腐蝕環境，在腐蝕條件下，對材料試樣進行磨損試驗獲取腐蝕條件下的各個疲勞參數，將各個疲勞參數作為相關輸入進行腐蝕耦合損傷機理模型構建；

S2、對構建的腐蝕耦合損傷機理模型進行優化：模擬運動機構服役期經受的腐蝕環境，在腐蝕條件下，獲取零件試件耦合損傷疲勞試驗數據，利用耦合損傷疲勞試驗數據對步驟S1得到的腐蝕耦合損傷機理模型進行驗證，并根據驗證結果對初步腐蝕耦合損傷機理模型進行優化，得到優化后腐蝕耦合損傷機理模型；

S3、根據腐蝕耦合損傷機理模型，對航空運動鉸鏈機構進行壽命評估。