CN104875895A - 一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置及方法，试验装置包括：无人直升机模拟结构(1)、伞降系统(2)、点火控制装置(3)、投放控制装置(4)和图像处理装置。试验时，投放控制装置(4)根据外部指令从塔臂(5)上释放无人直升机模拟结构(1)，点火控制装置(3)在无人直升机模拟结构(1)自由下落后控制伞降系统(2)弹射出去，图像处理装置获取无人直升机模拟结构(1)落地时的图像并计算出无人直升机模拟结构的稳降着陆速度，将着陆速度实测值与理论值比较，给出试验结果。本发明可以实现无人直升机失控状态下伞降回收系统工作环境和工作过程的模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹射开伞的试验装置和方法，特别是一种空中垂直弹射开伞的试验装置和方法，属于飞行器回收系统地面试验领域。
背景技术
无人直升机应急伞降系统2用于飞行过程中发生意外故障出现失控情况下实现无人直升机的缓慢降落与安全回收，以减少损失，保护数据信息，降低对地面人员的安全威胁。无人直升机应急伞降系统2在工作时，弹射器23垂直弹射伞舱盖21并带出降落伞伞包22，随即拉直降落伞，降落伞充气张满完成开伞。在伞降系统2应用于直升机应急回收前，须对伞降系统2的工作性能进行试验验证。以往针对无人直升机伞降系统2的试验方法均是基于地面的弹伞试验验证方法，仅能在地面验证弹射开伞方案的可行性及降落伞系是否可靠拉出并拉直，不能模拟空中弹射开伞过程，无法判断无人直升机能否有效回收。
发明内容
本发明解决的技术问题是：弥补现有技术的不足，提供了一种无人直升机伞降系统空中垂直弹伞的试验装置及相应的试验方法，实现了对无人直升机失控状态下伞降回收系统工作环境和工作过程的模拟。
本发明的技术方案是：
一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，包括：无人直升机模拟结构、伞降系统、点火控制装置、投放控制装置和图像处理装置；所述无人直升机模拟结构与实际无人直升机的外形尺寸和重量完全相同，无人直升机模拟结构通过投放控制装置吊挂在试验塔的塔臂上，伞降系统和点火控制装置固定在无人直升机模拟结构上，图像处理装置位于地面；投放控制装置根据外部指令从塔臂上释放无人直升机模拟结构，点火控制装置在无人直升机模拟结构自由下落后控制伞降系统弹射出去，图像处理装置获取无人直升机模拟结构落地 时的图像并计算出无人直升机模拟结构的稳降着陆速度，并通过比较着陆速度实测值与理论值，给出试验结果。
所述伞降系统包括伞舱盖、伞包、弹射器、和伞舱；伞舱的底部固定安装在无人直升机模拟结构的上表面，弹射器穿过伞舱底部中心和伞舱盖中心，弹射器的顶部通过螺钉与伞舱盖连接，伞包填充在伞舱内部；弹射器在点火控制装置的控制下点火，弹射器点火后，伞舱盖及伞包一起弹出。
所述点火控制装置包括电池组、控制盒、点火电缆、拔销开关和拔销绳；电池组及控制盒固定在无人直升机模拟结构的中层安装面，拔销开关安装于无人直升机模拟结构的上端面，拔销绳一端系在拔销开关的拔销上，另一端系留在塔臂上；电池组为控制盒供电，控制盒通过点火电缆与拔销开关连接，当无人直升机模拟结构自由下落使得拔销绳完全张紧并拉出拔销开关的拔销后，拔销开关闭合，接通控制盒与弹射器，控制盒通过点火电缆控制弹射器的点火器点火。
所述投放控制装置包括吊带、连接绳、切割器、释放控制装置；四根吊带的一端分别固定在塔臂横梁上，四根吊带的另一端设有端部带环，四根吊带穿过无人直升机模拟结构后，连接绳依次穿过四个端部带环和切割器，切割器通过电缆与释放控制装置连接，释放控制装置接收外部指令控制切割器切断连接绳。
所述吊带的长度为15m；所述切割器有两个，互为备份。
一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验方法，包括如下步骤：
(a)将点火控制装置的电池组、控制盒安装固定在无人直升机模拟结构中部的安装板上，拔销开关安装于无人直升机模拟结构的上端面；
(b)将装配完整的伞降系统安装在无人直升机模拟结构的上表面，并将弹射器与点火电缆连接；
(c)通过四根吊带、连接绳和切割器，将无人直升机模拟结构起吊在塔臂上，并通过控制电缆将切割器与释放控制装置连接，将拔销绳的一端固定在塔 臂上；
(d)将无人直升机模拟结构起吊至投放高度后，释放控制装置接收外部指令，启动切割器，切断连接绳，释放吊带，使得无人直升机模拟结构自由下落，拔销绳拉直后拔出拔销开关的拔销，点火控制装置启动，引爆弹射器，弹出伞舱盖，从而拉出伞包；
(e)在无人直升机模拟结构着陆时，利用图像处理装置记录无人直升机模拟结构着陆瞬间的图像；
(f)利用步骤(5)获得的无人直升机模拟结构着陆前后瞬时的过程图像，计算出无人直升机模拟结构的稳降着陆速度；将着陆速度实测值与理论值比较，当且仅当两者的差值绝对值小于0.3m/s时，判定试验成功。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明采用无人直升机模拟结构替代无人直升机结构，模拟无人直升机的外形尺寸、重量和着陆姿态，该方式具有结构简单，移动、安装方便快捷的优点；所述无人直升机模拟结构与实际无人直升机的外形尺寸和重量完全相同。
(2)本发明采用由吊带、连接绳、切割器和释放控制装置组成的试验装置将无人直升机模拟结构起吊，并采用带有拔销开关的点火控制装置，实现了伞降系统弹射器的被动点火控制，能够保证从无人直升机失控到伞降系统工作的连贯性，有效模拟无人直升机失控条件下伞降系统的高空工作环境和垂直弹盖、开伞、着陆的一系列回收过程；
(3)本发明采用图像处理装置同时实现了无人直升机模拟结构图像的记录和直升机稳降着陆速度的测量，拍摄图像及测量数据能够一一对应，有助于试验比对分析。
附图说明
图1为本发明试验装置安装示意图；
图2为本发明无人直升机模拟结构外形示意图；
图3为本发明伞降系统结构示意图；
图4为本发明点火控制装置组成示意图；
图5为本发明投放控制装置组成示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明设计的一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，包括：无人直升机模拟结构1、伞降系统2、点火控制装置3、投放控制装置4和图像处理装置；无人直升机模拟结构1通过投放控制装置4吊挂在试验塔塔臂5上，伞降系统2和点火控制装置3固定在无人直升机模拟结构1上，图像处理装置位于地面；投放控制装置4根据外部指令从塔臂5上释放无人直升机模拟结构1，点火控制装置3在无人直升机模拟结构1自由下落后控制伞降系统2弹射出去，图像处理装置获取无人直升机模拟结构1落地时的图像并计算出无人直升机模拟结构的稳降着陆速度，并通过比较着陆速度实测值与理论值，给出试验结果。
如图2所示，无人直升机模拟结构1由模拟框架11和起落架12两部分组成，整体采用框架结构，机身11和起落架12通过螺钉连接，其整体外形尺寸长×宽×高为1200mm×621mm×633mm，重量为60kg，与实际无人直升机的外形尺寸和重量完全相同，上层横梁和下层横梁上分别有一块安装板，分别提供伞降系统2和点火控制装置3的安装面，模拟无人直升机的外形尺寸、重量和着陆姿态。
如图3所示，所述伞降系统2包括伞舱盖21、伞包22、弹射器23、和伞舱24；伞舱24的底部固定安装在无人直升机模拟结构1的上表面，弹射器23穿过伞舱24底部中心和伞舱盖21中心，弹射器23的顶部通过螺钉与伞舱盖21连接，伞包22填充在伞舱24内部；弹射器23在点火控制装置3的控制下点火，弹射器23点火后，伞舱盖21及伞包22一起弹出。
如图4所示，所述点火控制装置3包括电池组31、控制盒32、点火电缆33、拔销开关34和拔销绳35；电池组31及控制盒32固定在无人直升机模拟 结构1的中层安装面，拔销开关34安装于无人直升机模拟结构1的上端面，拔销绳35一端系在拔销开关34的拔销上，另一端系留在塔臂5上；电池组31为控制盒32供电，控制盒32通过点火电缆33与拔销开关34连接，当无人直升机模拟结构1自由下落使得拔销绳35完全张紧并拉出拔销开关34的拔销后，拔销开关34闭合，接通控制盒32与弹射器23，控制盒32通过点火电缆33控制弹射器23的点火器点火。
如图5所示，所述投放控制装置4包括吊带41、连接绳42、切割器43、释放控制装置44；四根吊带41均长15m，确保无人直升机模拟结构1起吊后伞降系统2的伞舱盖21距塔臂5的垂直高度大于12m，以保证弹射器23工作后弹出的伞舱盖21不与塔臂5发生碰撞；四根吊带41的一端分别固定在塔臂5横梁上，四根吊带41的另一端设有端部带环，四根吊带41穿过无人直升机模拟结构1后，连接绳42(φ3.5mm芳纶绳)依次穿过四个端部带环和切割器43，切割器43通过电缆与释放控制装置44连接，释放控制装置44接收外部指令控制切割器43切断连接绳42。所述切割器43有两个，互为备份。
本发明设计的一种基于无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置的试验方法，包括如下步骤：
(a)将点火控制装置3的电池组31、控制盒32安装固定在无人直升机模拟结构1中部的安装板上，拔销开关34安装于无人直升机模拟结构1的上端面；
(b)将装配完整的伞降系统2安装在无人直升机模拟结构1的上表面，并将弹射器23与点火电缆33连接；
(c)通过四根吊带41、连接绳42和切割器43，将无人直升机模拟结构1起吊在塔臂5上，并通过控制电缆将切割器43与释放控制装置44连接，将拔销绳35的一端固定在塔臂5上；
(d)将无人直升机模拟结构1起吊至投放高度90m后，释放控制装置44接收外部指令，启动切割器43，切断连接绳42，释放吊带41，使得无人直升机模拟结构1自由下落，拔销绳35拉直后拔出拔销开关34的拔销，点火控制 装置3启动，引爆弹射器23，弹出伞舱盖21，从而拉出伞包22；
(e)在无人直升机模拟结构1着陆时，利用图像处理装置记录无人直升机模拟结构1着陆瞬间的图像；
(f)利用步骤(5)获得的无人直升机模拟结构1着陆前后瞬时的过程图像，计算出无人直升机模拟结构1的稳降着陆速度；将着陆速度实测值与理论值比较，当且仅当两者的差值绝对值小于0.3m/s时，在允许的差值范围内，判定试验成功。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，其特征在于包括：无人直升机模拟结构(1)、伞降系统(2)、点火控制装置(3)、投放控制装置(4)和图像处理装置；所述无人直升机模拟结构(1)与实际无人直升机的外形尺寸和重量完全相同，无人直升机模拟结构(1)通过投放控制装置(4)吊挂在试验塔的塔臂(5)上，伞降系统(2)和点火控制装置(3)固定在无人直升机模拟结构(1)上，图像处理装置位于地面；投放控制装置(4)根据外部指令从塔臂(5)上释放无人直升机模拟结构(1)，点火控制装置(3)在无人直升机模拟结构(1)自由下落后控制伞降系统(2)弹射出去，图像处理装置获取无人直升机模拟结构(1)落地时的图像并计算出无人直升机模拟结构(1)的稳降着陆速度，并通过比较着陆速度实测值与理论值，给出试验结果。
2.根据权利要求1所述的一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，其特征在于：所述伞降系统(2)包括伞舱盖(21)、伞包(22)、弹射器(23)、和伞舱(24)；伞舱(24)的底部固定安装在无人直升机模拟结构(1)的上表面，弹射器(23)穿过伞舱(24)底部中心和伞舱盖(21)中心，弹射器(23)的顶部通过螺钉与伞舱盖(21)连接，伞包(22)填充在伞舱(24)内部；弹射器(23)在点火控制装置(3)的控制下点火，弹射器(23)点火后，伞舱盖(21)及伞包(22)一起弹出。
3.根据权利要求1或2所述的一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，其特征在于：所述点火控制装置(3)包括电池组(31)、控制盒(32)、点火电缆(33)、拔销开关(34)和拔销绳(35)；电池组(31)及控制盒(32)固定在无人直升机模拟结构(1)的中层安装面，拔销开关(34)安装于无人直升机模拟结构(1)的上端面，拔销绳(35)一端系在拔销开关(34)的拔销上，另一端系留在塔臂(5)上；电池组(31)为控制盒(32)供电，控制盒(32)通过点火电缆(33)与拔销开关(34)连接，当无人直升机模拟结构(1)自由下落使得拔销绳(35)完全张紧并拉出拔销开关(34)的拔销后，拔销开关(34)闭合，接通控制盒(32)与弹射器(23)，控制盒(32)通过点火电缆(33)控制弹射器(23)的点火器点火。
4.根据权利要求3所述的一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，其特征在于：所述投放控制装置(4)包括吊带(41)、连接绳(42)、切割器(43)、释放控制装置(44)；四根吊带(41)的一端分别固定在塔臂(5)横梁上，四根吊带(41)的另一端设有端部带环，四根吊带(41)穿过无人直升机模拟结构(1)后，连接绳(42)依次穿过四个端部带环和切割器(43)，切割器(43)通过电缆与释放控制装置(44)连接，释放控制装置(44)接收外部指令控制切割器(43)切断连接绳(42)。
5.根据权利要求4所述的一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，其特征在于：所述吊带(41)的长度为15m。
6.根据权利要求4所述的一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，其特征在于：所述切割器(43)有两个，互为备份。
7.一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)将点火控制装置(3)的电池组(31)、控制盒(32)安装固定在无人直升机模拟结构(1)中部的安装板上，拔销开关(34)安装于无人直升机模拟结构(1)的上端面；
(b)将装配完整的伞降系统(2)安装在无人直升机模拟结构(1)的上表面，并将弹射器(23)与点火电缆(33)连接；
(c)通过四根吊带(41)、连接绳(42)和切割器(43)，将无人直升机模拟结构(1)起吊在塔臂(5)上，并通过控制电缆将切割器(43)与释放控制装置(44)连接，将拔销绳(35)的一端固定在塔臂(5)上；
(d)将无人直升机模拟结构(1)起吊至投放高度后，释放控制装置(44)接收外部指令，启动切割器(43)，切断连接绳(42)，释放吊带(41)，使得无人直升机模拟结构(1)自由下落，拔销绳(35)拉直后拔出拔销开关(34)的拔销，点火控制装置(3)启动，引爆弹射器(23)，弹出伞舱盖(21)，从而拉出伞包(22)；
(e)在无人直升机模拟结构(1)着陆时，利用图像处理装置记录无人直升机模拟结构(1)着陆瞬间的图像；
(f)利用步骤(5)获得的无人直升机模拟结构(1)着陆前后瞬时的过程图像，计算出无人直升机模拟结构(1)的稳降着陆速度；将着陆速度实测值与理论值比较，当且仅当两者的差值绝对值小于0.3m/s时，判定试验成功。
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