CN103287587A - 一种垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台，通过三套转轴和结构杆件的相互转动与伸缩，控制飞机模型的操纵面来实现空中姿态飞行模拟的实验。底座为其它各部件提供支撑；凹形支架安装在底座上面，通过底座横梁中间的偏航转轴连接,且以偏航转轴为中心对称平行安装，凹形支架绕偏航转轴转动；伸缩方框安装在凹形支架上部通过俯仰转轴连接；滚转转轴固定在伸缩方框内侧，相对偏航转轴垂直平面对称安装；而且可根据不同的飞机模型尺寸进行伸缩，实现飞机在地面通过操纵面的控制进行多维度的单一运动或是纵横向的耦合运动。试验平台结构简单，组装方便，能适应垂直起降飞机模型进行姿态飞行的要求，有较好的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟试验平台，具体地说,涉及一种垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台。
背景技术
地面试验是飞机从设计到制造到试飞过程中的重要环节之一。对于飞机地面模拟试验台的发展，已经有很多关于这方面的研究，例如飞机电源系统地面模型试验，可以确保机载设备的正常工作等。对于垂直起降飞机，例如升力风扇垂直起降飞机，在机翼上有两个主涵道提供飞机起降的动能，它的姿态控制要比常规的飞机难掌握；制作成本较高,而且较普通常规飞机模型要大很多。现有公开的文献“飞行机器人数据采集及飞行控制地面实验台架设计”中介绍了相关类似的设计，但该实验台设计只适用直升机飞机的姿态控制，并且飞机模型的大小受试验台的尺寸限制。而且制作成本较高。
为弥补上述方面的不足，进行研究垂直起降飞机的控制能力及其再设计，降低飞机制作成本，提高试验平台的适用性，对飞机优化设计有重要的参考意义。
发明内容
为了避免现有技术的不足，本发明提出一种垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台，试验平台可根据不同的飞机模型尺寸进行伸缩，实现飞机在地面通过操纵面的控制进行多维度的单一运动或是纵横向的耦合运动。试验平台结构简单，组装方便，能适应垂直起降飞机模型进行姿态飞行的要求，有较好的稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括底座、凹形支架、伸缩方框、偏航转轴、俯仰转轴、滚转转轴，底座为其它各部件提供支撑；凹形支架位于底座上面通过底座横梁中间的偏航转轴连接,且以偏航转轴为中心对称平行安装，凹形支架绕偏航转轴转动；伸缩方框安装在凹形支架上部通过俯仰转轴连接；滚转转轴固定在伸缩方框内侧，相对偏航转轴垂直平面对称安装；
所述凹形支架包括凹形底板、辅助底板、底部辅助筋板、辅助伸缩筋板、侧框架、辅助支架，底部辅助筋板位于凹形底板与辅助底板之间偏航转轴的两侧，辅助伸缩筋板左右各一个，辅助伸缩筋板嵌套在辅助底板两端，通过卡槽固定滑动伸缩；侧框架位于凹形底板两端垂直安装,两个辅助支架分别嵌套在侧框架凹槽内通过卡槽固定上下滑动伸缩；
所述伸缩方框包括伸缩支架、伸缩杆、伸缩杆套，伸缩支架位于侧框架顶部与辅助支架通过俯仰转轴连接,两根伸缩支架以俯仰转轴为中心对称平行安装,伸缩支架两侧设有卡槽；所述伸缩杆为四根直角形方杆，伸缩杆一端与伸缩支架嵌套连接，通过卡槽固定滑动伸缩,另一端与伸缩杆套嵌套连接，通过卡槽固定滑动伸缩；伸缩杆与伸缩支架、伸缩杆套配合共同构成伸缩方框；伸缩杆套中间部位对称安装滚转转轴。
所述伸缩杆套为空心方管结构,两侧设有卡槽。
所述伸缩支架为空心方管结构。
所述凹形支架各部件截面为凹槽型结构。
有益效果
本发明垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台，通过三套转轴和结构杆件的相互转动与伸缩，控制飞机模型的操纵面来实现空中姿态飞行模拟。通过在实验平台的模拟姿态飞行，可以有效的采集到垂直起降飞机模型在进行姿态状态下对操纵面的控制响应数据，解决了进行实际空中飞行时所承担的大的风险，并且避免只能用于一种尺寸飞机模型的约束。实验平台具有结构简单，安全可靠，组装方便，成本低廉，利用性高的优点，能适应垂直起降飞机模型进行姿态飞行的要求，有较好的稳定性，可根据不同的飞机模型尺寸进行比例伸缩，实现了飞机在地面通过操纵面的控制进行多维度的单一运动或是纵横向的耦合运动。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台作进一步详细说明。
图1为本发明垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台轴测图。
图2为本发明试验平台进行偏航和俯仰后某一角度示意图。
图3为本发明试验平台的底座结构示意图。
图4为本发明试验平台的伸缩方框侧向视图。
图5为本发明试验平台的凹形底板示意图。
图6为本发明试验平台的底部辅助筋板示意图。
图7为本发明试验平台的凹形辅助底板示意图。
图8为图2的A向局部放大图。
图9为图2的B向局部放大图。
图中:
1.底座 2.凹形支架 3.伸缩方框 4.偏航转轴 5.俯仰转轴 6.滚转转轴7.凹形底板 8.辅助底板 9.底部辅助筋板 10.辅助伸缩筋板 11.侧框架12.辅助支架 13.伸缩支架 14.伸缩杆 15.伸缩杆套
具体实施方式
本实施例是一种垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台。
本发明试验平台通过三套转轴和结构杆件的相互转动与伸缩，控制飞机模型的操纵面来实现空中姿态飞行模拟的实验。而且可根据不同的飞机模型尺寸进行伸缩，实现飞机在地面通过操纵面的控制进行多维度的单一运动或是纵横向的耦合运动。
参阅图1-图9,本发明试验平台由底座1、凹形支架2、伸缩方框3、偏航转轴4、俯仰转轴5、滚转转轴6组成；工字形结构底座1为其它各部件提供支撑；底座1横梁中间部位固定有偏航转轴4；凹形支架2安装在底座1上面通过底座1横梁中间的偏航转轴4连接,而且以偏航转轴4为中心对称平行安装，凹形支架2绕偏航转轴4转动；伸缩方框3安装在凹形支架2上部通过俯仰转轴5连接；滚转转轴6固定在伸缩方框3内侧，相对偏航转轴4垂直平面对称安装。
凹形支架包括凹形底板7、辅助底板8、底部辅助筋板9、辅助伸缩筋板10、侧框架11、辅助支架12，底部辅助筋板9位于凹形底板7与辅助底板8之间偏航转轴4的两侧，辅助伸缩筋板10左右各一个，辅助伸缩筋板10嵌套在辅助底板8两端，通过卡槽固定滑动伸缩；侧框架11位于凹形底板7两端垂直安装,两个辅助支架12分别嵌套在侧框架11凹槽内通过卡槽固定上下滑动伸缩；凹形支架2各部件截面为凹槽型结构。材料为铝合金型材。
伸缩方框包括伸缩支架13、伸缩杆14、伸缩杆套15，伸缩支架13安装在侧框架11顶部与辅助支架12通过俯仰转轴5连接,两根伸缩支架13以俯仰转轴5为中心对称平行安装,伸缩支架13两侧设有卡槽。伸缩杆14为四根直角形结构方杆，伸缩杆14一端与伸缩支架13嵌套连接，通过卡槽固定滑动伸缩,另一端与伸缩杆套15嵌套连接，通过卡槽固定滑动伸缩；伸缩杆14与伸缩支架13、伸缩杆套15配合共同构成伸缩方框3；伸缩杆套15中间部位对称安装滚转转轴6。伸缩杆套15为空心方管结构,两侧设有卡槽。
在本实施例中，偏航转轴直径为30mm，偏航轴承选择F206型；俯仰转轴5和滚转转轴6直径相同分别为15mm，对应的轴承选择R203型。为了减少支架本身存在的较大的惯量，凹形支架2和伸缩方框3的自重要尽可能的减轻。偏航转轴的一端有φ15*75mm的外螺纹，目的在于直接和工字型底座1进行螺栓连接，便于安装和拆卸。飞机模型在三个方向完全自由的转动，伸缩方框3在垂直时与辅助底板8之间的高度不超过20mm。各部件的安装误差不超过2mm。底座1位于最底层,承载整个试验平台和飞机模型的重量，特别是用于稳定试验平台。伸缩方框3安装在试验平台的最上部，通过两组转轴和轴承安装连接。伸缩方框3在凹形支架2内侧实现周向运动；伸缩方框3另外一组没有和凹形支架2的辅助支架12直接连接的对边，通过另外两组转轴和轴承将其和飞机模型的首尾进行连接。凹形支架2在水平方向分别有凹形底板7和辅助底板8。凹形底板7上偏航转轴4两侧有两个螺纹孔，螺纹孔和底座1的螺纹孔相对应，在底部辅助筋板9的连接下，可以固定航向的转动。通过底座1与凹形支架2之间的偏航转轴4可以使飞机模型实现偏航，当进行发生偏航时，凹形支架2、伸缩方框3和飞机模型会进行同步运动，而且三者之间的转轴和轴承不会转动。凹形支架2与伸缩方框3连接的俯仰转轴5实现俯仰。当需要采集飞机模型只在俯仰动作时产生的数据，将发生偏航的底座1和凹形支架2使用螺栓进行紧固，并固定飞机模型与伸缩方框3之间滚转转轴6控制飞机的操纵面，此时飞机模型和伸缩方框3会同步发生俯仰运动。垂直起降飞机模型在框架上的安装只需将机头和机尾与伸缩方框内的两个滚转转轴6连接，并且可以使飞机模型实现沿机身轴线的滚转。同样，当飞机模型自身滚转时，即可固定偏航转轴4和俯仰转轴5；以上是飞机模型绕偏航转轴4、俯仰转轴5和滚转转轴6的飞行姿态的单一运动，试验平台还可以实现两轴或三轴转动的耦合运动。在研究垂直起降飞机模型在模拟空中飞行进行横侧运动时产生一系列数据的变化，可以固定伸缩方框3与凹形支架2，改变模型的方向舵来真实模拟飞机的偏航和滚转。由于飞机模型之间尺寸的不同，试验平台可以进行改变来调整到模型所需的规格。伸缩在于凹形支架2底部的结构和同方向的伸缩方框3可以达到飞机模型翼展方向尺寸的要求。通过在实验平台上的模拟姿态飞行，可以有效的采集到垂直起降飞机在进行姿态状态下对操纵面的控制响应数据，解决其进行实际空中飞行时所承担的大的风险；而且避免了只能用于一种尺寸飞机模型的约束。
Claims (4)
1.一种垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台，其特征在于:包括底座、凹形支架、伸缩方框、偏航转轴、俯仰转轴、滚转转轴，底座为其它各部件提供支撑；凹形支架位于底座上面通过底座横梁中间的偏航转轴连接,且以偏航转轴为中心对称平行安装，凹形支架绕偏航转轴转动；伸缩方框安装在凹形支架上部通过俯仰转轴连接；滚转转轴固定在伸缩方框内侧，相对偏航转轴垂直平面对称安装；
所述凹形支架包括凹形底板、辅助底板、底部辅助筋板、辅助伸缩筋板、侧框架、辅助支架，底部辅助筋板位于凹形底板与辅助底板之间偏航转轴的两侧，辅助伸缩筋板左右各一个，辅助伸缩筋板嵌套在辅助底板两端，通过卡槽固定滑动伸缩；侧框架位于凹形底板两端垂直安装,两个辅助支架分别嵌套在侧框架凹槽内通过卡槽固定上下滑动伸缩；
所述伸缩方框包括伸缩支架、伸缩杆、伸缩杆套，伸缩支架位于侧框架顶部与辅助支架通过俯仰转轴连接,两根伸缩支架以俯仰转轴为中心对称平行安装,伸缩支架两侧设有卡槽；所述伸缩杆为四根直角形方杆，伸缩杆一端与伸缩支架嵌套连接，通过卡槽固定滑动伸缩,另一端与伸缩杆套嵌套连接，通过卡槽固定滑动伸缩；伸缩杆与伸缩支架、伸缩杆套配合共同构成伸缩方框；伸缩杆套中间部位对称安装滚转转轴。
2.根据权利要求1所述的垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台，其特征在于:所述伸缩杆套为空心方管结构,两侧设有卡槽。
3.根据权利要求1所述的垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台，其特征在于:所述伸缩支架为空心方管结构。
4.根据权利要求1所述的垂直起降飞机地面模拟飞行试验平台，其特征在于:所述凹形支架各部件截面为凹槽型结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151007 Termination date: 20160617 |