CN103863576A - 无人直升机性能检测平台 - Google Patents

Abstract

无人直升机性能检测平台属于航空航天技术领域，目的在于解决现有技术存在的固定结构不稳定、运动过程平衡性差以及会对试验台造成损坏的问题。本发明包括台体组件和飞行模拟器，无人直升机固定在六自由度运动平台的上平台上，通过固定在六自由度运动平台下平台的下表面的升力传感器A和固定在铁板模块下表面的升力传感器B将无人直升机飞行时产生的升力数据送至电脑，实现性能的检测。本发明借助六自由度运动平台提供无人直升机的动作，定位套筒的限位使得当直升机飞行控制失效或实验失败时，避免直升机飞离试验台；六自由度运动平台下平台的下表面坐于减震板的上表面，保持无人直升机的平衡；同时减震板、大压簧和小压簧也起到了一定的缓冲作用。

Description

无人直升机性能检测平台

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，涉及一种航空领域的试验平台，具体涉及一种无人直升机性能检测平台。

背景技术

无人直升机操纵系统，根据直升机上飞控计算机的指令进行操纵，包括旋翼操纵机构、航向操纵机构和油门操纵机构，它的构造比较简单，而且飞行起来灵活性相当高。与有人驾驶直升机相比，具有无人员伤亡、体积小/重量轻、造价和使用成本低、战场生存力高、军民应用范围广等优点。无人直升机与无人固定翼飞机相比，具有起落场地小、可垂直起降、空中悬停、可长时间在超低空(150米以下)飞行、使用灵活等特点。

在民用领域，无人直升机可完成大气监测，环境保护、交通监控、中继通信、灾情监视、农药喷洒、航空摄影等任务。在军事领域，无人直升机还可完成超低空执行情报、战损评估、电子干扰、战场杀伤等任务。

我国的无人机发展至今，其技术和性能还不能够保证飞行足够的安全性，因此保证无人直升机飞行的稳定性和可靠性就显得尤为迫切。目前的无人直升机的主要缺点和不足是：缺少应对突发性事件的能力，只能执行预定的任务，即智能化程度很低，特别是在战场上，这一点与有人驾驶飞行器相差较大，而且不容易操纵，同时飞行试验一旦失败，无人直升机都有可能遭到毁灭性的破坏，对于试验的成本、周期、成果都会造成不可估量的损失。

公开号为CN1731124的中国专利公开了一项名称为测试小型无人直升机飞行性能的试验平台的技术方案，该试验平台主要包括机架，万向转动机构和配重机构，无人直升机固定在实验平台的平板上，无人直升机连带万向转动机构及支撑杆起飞，能以支撑杆顶端为球心，做一个受限的球面运动，实现倾斜、偏航、滚转等各种姿态，在一定范围内满足直升机自由飞行。该试验平台的圆柱体中部设有两根固定支架立杆，对正三棱柱起不到足够的周向支撑作用，支架立杆与正三棱柱固定结构不稳定，容易产生晃动；水平衡杆在下降到极限位置时，会与下基座产生刚性碰撞，产生的冲击力会对水平衡杆造成一定的损坏，并对无人直升机的自由飞行产生一定的影响；万向转动机构结构不稳定，运动过程平衡性差，且只做一个受限的球面运动，不能真实模拟无人直升机的自由飞行。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无人直升机性能检测平台，解决现有技术存在的固定结构不稳定、运动过程平衡性差以及会对试验台造成损坏的问题，实现无人直升机各类运动的模拟，进而实现无人直升机的性能检测。

为实现上述目的，本发明的无人直升机性能检测平台包括：

台体组件，所述台体组件包括基座、定位套筒、减震板、大压簧、立杆构成的柱形支架、底座、小压簧、挡板；所述基座通过基座螺栓固定在底座上，立杆构成的柱形支架支撑于所述基座的四周，立杆构成的柱形支架的下端通过支架螺栓固定在底座上；所述基座中间开有轴向通孔，定位套筒通过所述轴向通孔的内螺纹固定于轴向通孔中，所述大压簧固定在所述基座的上表面，所述减震板固定在所述大压簧的上端；所述小压簧固定在所述底座上，所述挡板固定在所述小压簧的上端，所述小压簧和挡板位于所述基座的轴向通孔内底部中心位置；

飞行模拟器，所述飞行模拟器包括六自由度运动平台、电动伸缩杆、陀螺仪、支撑杆和铁板模块，电动伸缩杆固定于六自由度运动平台的上平台下表面；陀螺仪固定在电动伸缩杆的下端，并位于所述六自由度运动平台的重心位置，所述支撑杆上端穿过台体组件的定位套筒和减震板的中心孔固定于六自由度运动平台的下平台下表面；所述支撑杆的下端与铁板模块的上表面固定连接，铁板模块的下表面坐于挡板上；

固定在六自由度运动平台的下平台的下表面的升力传感器A和固定在铁板模块的下表面的升力传感器B；

所述无人直升机的起落架通过U形固定架固定在所述六自由度运动平台的上平台上，通过升力传感器A和升力传感器B将无人直升机飞行时产生的升力数据送至电脑，进而实现性能的检测。

所述六自由度运动平台包括上平台、下平台和液压缸，六只液压缸分别通过铰接固定在上平台和下平台上。

所述立杆构成的柱形支架为三角支架结构，四个所述立杆构成的柱形支架沿基座的轴线环向均匀分布，支撑于基座的四周。

所述支撑杆间隙地穿过定位套筒和减震板中心孔，所述支撑杆上端外圆表面设有外螺纹，通过六自由度运动平台下平台的中心孔的内螺纹固定在六自由度运动平台下平台的中心位置处，支撑杆下端与铁板模块焊接固定。

所述四个大压簧均匀环向焊接固定于基座的上表面，四个小压簧均匀环向焊接固定于挡板的下表面。

所述电动伸缩杆上端设有外螺纹，通过六自由度运动平台上平台中心孔的内螺纹固定在六自由度运动平台上平台的中心位置处；所述陀螺仪上端通过套螺纹的方式固定于电动伸缩杆的下端。

本发明的有益效果为：本发明的无人直升机性能检测平台借助六自由度运动平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动可以提供无人直升机的六自由度动作，同时通过升力传感器A和升力传感器B测得无人直升机运动过程中升力的变化，并将升力数据送至电脑，进而实现无人直升机性能的检测；定位套筒通过基座的轴向通孔的内螺纹固定在通孔中，对支撑杆进行限位，定位套筒的限位使得当直升机飞行控制失效或实验失败时，避免直升机飞离试验台；另外，六自由度运动平台下平台的下表面坐于减震板的上表面，增大了六自由度运动平台下平台和减震板的接触面积，能够保持无人直升机的平衡，有利于实验的稳定性和可靠性；同时减震板、大压簧和小压簧也起到了一定的缓冲作用。

本发明的检测平台的基座周围设置的立杆构成的柱形支架数量为4，对基座起到了足够的周向支撑作用；基座作为一个整体用螺栓固定在底座上，同时周向用立杆支撑，结构稳定可靠；用铁板模块代替了水平衡杆，挡板下表面固定的小压簧在无人直升机下降到极限位置时起到了缓冲的作用，避免了刚性碰撞，减震板下表面固定的大压簧也对无人直升机的运动起到了一定的缓冲作用；飞行模拟器借助于六自由度平台的空间六个自由度的运动可以提供无人直升机的俯仰、滚转、偏航、升降、纵向平移和侧向平移的六自由度动作，经陀螺仪可以对运动平台进行姿态修正实现精确检测，满足无人直升机在各种状况下的自由飞行，真实模拟无人直升机的高速、大负载的各类运动；测试传感装置可以测定无人直升机运动过程中产生的升力的变化，采用分布式布局结构，通过差动换算在精度上保证数据的准确性；该发明具有结构布局合理、精度高、刚度大、运动速度适应性强的特点，利用该试验平台进行飞行训练，具有提高训练效率、节省训练经费、保证飞行安全、减少环境污染诸多优点。

附图说明

图1为本发明的无人直升机性能检测平台结构示意图；

图2为本发明的无人直升机在上平台上固定的结构示意图；

图3为本发明的U形固定架断面剖视图；

图4为本发明的台体组件放大结构示意图；

图5为图4中A-A断面剖视图；

图6为图4中B-B局部视图；

其中：1、无人直升机，2、U形固定架，3、起落架，4、上平台，5、液压缸，6、电动伸缩杆，7、陀螺仪，8、下平台，9、减震板，10、大压簧，11、定位套筒，12、立杆构成的柱形支架，13、支撑杆，14、基座，15、铁板模块，16、挡板，17、小压簧，18、支架螺栓，19、基座螺栓，20、底座，21、升力传感器A，22、升力传感器B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1、附图2、附图3、附图4和附图5本发明的无人直升机性能检测平台包括：

台体组件，所述台体组件包括基座14、定位套筒11、减震板9、大压簧10、立杆构成的柱形支架12、底座20、小压簧17、挡板16；所述基座14通过基座螺栓19固定在底座20上，立杆构成的柱形支架12支撑于所述基座14的四周，立杆构成的柱形支架12的下端通过支架螺栓18固定在底座20上；所述基座14中间开有轴向通孔，定位套筒11通过所述轴向通孔的内螺纹固定于轴向通孔中，起到限位作用，防止无人直升机1飞离试验台，所述大压簧10固定在所述基座14的上表面，所述减震板9固定在所述大压簧10的上端；所述小压簧17固定在所述底座20上，所述挡板16固定在所述小压簧17的上端，所述小压簧17和挡板16位于所述基座14的轴向通孔内底部中心位置；

飞行模拟器，所述飞行模拟器包括六自由度运动平台、电动伸缩杆6、陀螺仪7、支撑杆13和铁板模块15，电动伸缩杆6固定于六自由度运动平台的上平台4下表面；陀螺仪7固定在电动伸缩杆6的下端，并位于所述六自由度运动平台的重心位置，所述支撑杆13上端穿过台体组件的定位套筒11和减震板9的中心孔固定于六自由度运动平台的下平台8下表面；所述支撑杆13的下端与铁板模块15的上表面固定连接，铁板模块15的下表面坐于挡板16上，增大了铁板模块15和挡板16的接触面积，能够保持无人直升机1的平衡，有利于试验的稳定性和可靠性；

六自由度运动平台的下平台8的下表面坐于减震板9的上表面，增大了六自由度运动平台的下平台8和减震板9的接触面积，能够保持无人直升机1的平衡，有利于实验的稳定性和可靠性；

参见附图6，固定在六自由度运动平台的下平台8的下表面的三个升力传感器A21和固定在铁板模块15的下表面的升力传感器B22；测得三个升力传感器A21的数值后求其平均值，同时，通过设置在不同位置的升力传感器A21和升力传感器B22同时测得升力值，可大大减小实验数据的误差，保证实验的精确性；

螺栓分别穿过四个U形固定架2螺纹孔将无人直升机1起落架3固定在六自由度运动平台上平台4上，无人直升机1的运动带动六自由度运动平台上平台4作出相应的动作；通过升力传感器A21和升力传感器B22将无人直升机1飞行时产生的升力数据送至电脑，进而实现性能的检测。

所述六自由度运动平台包括上平台4、下平台8和液压缸5，六只液压缸5分别通过铰接固定在上平台4和下平台8上；下平台8的中心孔内有用于固定支撑杆13的内螺纹，陀螺仪7上端通过套螺纹的方式固定于电动伸缩杆6的下端，六自由度运动平台借助六个液压缸5的伸缩运动，完成六自由度运动平台上平台4在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出无人直升机1各种空间运动姿态，同时，经陀螺仪7对运动平台进行姿态修正实现精确检测。

所述立杆构成的柱形支架12为三角支架结构，四个所述立杆构成的柱形支架12沿基座14的轴线环向均匀分布，支撑于基座14的四周。

所述支撑杆13间隙地穿过定位套筒11和减震板9中心孔，所述支撑杆13上端外圆表面设有外螺纹，通过六自由度运动平台下平台8的中心孔的内螺纹固定在六自由度运动平台下平台8的中心位置处，支撑杆13下端与铁板模块15焊接固定。

所述四个大压簧10均匀环向焊接固定于基座14的上表面，四个小压簧17均匀环向焊接固定于挡板16的下表面。

所述电动伸缩杆6上端设有外螺纹，通过六自由度运动平台上平台4中心孔的内螺纹固定在六自由度运动平台上平台4的中心位置处。

本发明的无人直升机性能检测平台的使用对象为小型的无人直升机1，在检测过程中，电动伸缩杆6可根据观察的需要调节长短，在无人直升机1作飞行动作时，升力传感器B22和三个升力传感器A21会将产生的升力数据传送至电脑中，同时位于减震板9和挡板16底部的大压簧10和小压簧17对无人直升机1的飞行动作起到了一定的缓冲作用，在模拟飞行的过程中防止产生过大的负载和冲击力，定位套筒11的限位使得当直升机飞行控制失效或实验失败时，避免直升机飞离试验台。

以上为本发明的具体实施方式，但绝非对本发明的限制，任何在本发明精神范围内做的等效替换或修改均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.无人直升机性能检测平台，其特征在于，包括：

台体组件，所述台体组件包括基座（14）、定位套筒（11）、减震板（9）、大压簧（10）、立杆构成的柱形支架（12）、底座（20）、小压簧（17）、挡板（16）；所述基座（14）通过基座螺栓（19）固定在底座（20）上，立杆构成的柱形支架（12）支撑于所述基座（14）的四周，立杆构成的柱形支架（12）的下端通过支架螺栓（18）固定在底座（20）上；所述基座（14）中间开有轴向通孔，定位套筒（11）通过所述轴向通孔的内螺纹固定于轴向通孔中，所述大压簧（10）固定在所述基座（14）的上表面，所述减震板（9）固定在所述大压簧（10）的上端；所述小压簧（17）固定在所述底座（20）上，所述挡板（16）固定在所述小压簧（17）的上端，所述小压簧（17）和挡板（16）位于所述基座（14）的轴向通孔内底部中心位置；

飞行模拟器，所述飞行模拟器包括六自由度运动平台、电动伸缩杆（6）、陀螺仪（7）、支撑杆（13）和铁板模块（15），电动伸缩杆（6）固定于六自由度运动平台的上平台（4）下表面；陀螺仪（7）固定在电动伸缩杆（6）的下端，并位于所述六自由度运动平台的重心位置，所述支撑杆（13）上端穿过台体组件的定位套筒（11）和减震板（9）的中心孔固定于六自由度运动平台的下平台（8）下表面；所述支撑杆（13）的下端与铁板模块（15）的上表面固定连接，铁板模块（15）的下表面坐于挡板（16）上；

固定在六自由度运动平台的下平台（8）的下表面的升力传感器A（21）和固定在铁板模块（15）的下表面的升力传感器B（22）；

所述无人直升机（1）的起落架（3）通过U形固定架（2）固定在所述六自由度运动平台的上平台（4）上，通过升力传感器A（21）和升力传感器B（22）将无人直升机（1）飞行时产生的升力数据送至电脑，进而实现性能的检测。

2.根据权利要求1所述的无人直升机（1）性能检测平台，其特征在于，所述六自由度运动平台包括上平台（4）、下平台（8）和液压缸（5），六只液压缸（5）分别通过铰接固定在上平台（4）和下平台（8）上。

3.根据权利要求1所述的无人直升机性能检测平台，其特征在于，所述立杆构成的柱形支架（12）为三角支架结构，四个所述立杆构成的柱形支架（12）沿基座（14）的轴线环向均匀分布，支撑于基座（14）的四周。

4.根据权利要求1所述的无人直升机性能检测平台，其特征在于，所述支撑杆（13）间隙地穿过定位套筒（11）和减震板（9）中心孔，所述支撑杆（13）上端外圆表面设有外螺纹，通过六自由度运动平台下平台（8）的中心孔的内螺纹固定在六自由度运动平台下平台（8）的中心位置处，支撑杆（13）下端与铁板模块（15）焊接固定。

5.根据权利要求1所述的无人直升机性能检测平台，其特征在于，所述四个大压簧（10）均匀环向焊接固定于基座（14）的上表面，四个小压簧（17）均匀环向焊接固定于挡板（16）的下表面。

6.根据权利要求1所述的无人直升机性能检测平台，其特征在于，所述电动伸缩杆（6）上端设有外螺纹，通过六自由度运动平台上平台（4）中心孔的内螺纹固定在六自由度运动平台上平台（4）的中心位置处；所述陀螺仪（7）上端通过套螺纹的方式固定于电动伸缩杆（6）的下端。

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