CN105158004B - 一种旋翼飞行器测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋翼飞行器测试平台，包括测试平台支架、两自由度旋转支架和旋翼飞行器支座，测试平台支架包括3个以上平台支腿和架设在上述3个以上平台支腿间的框体结构，框体结构包括若干框架，框架包括连接平台支腿的横梁连接部件，两自由度旋转支架包括PITCH旋转框架和ROLL翻滚横梁，ROLL翻滚横梁的两端架设在PITCH旋转框架上形成铰接，旋翼飞行器支座固定设在ROLL翻滚横梁中部，旋翼飞行器固定设在旋翼飞行器支座上。本发明旋翼飞行器测试平台将旋翼飞行器限制在平台支架的框体结构内，增强了试验的安全性，通过调节平台支架的尺寸调整飞行试验空间，具有结构简单可靠，组装变形便捷，便于观察的特点。

Description

一种旋翼飞行器测试平台

技术领域

本发明涉及一种测试旋翼飞行器飞行状态的装置，特别涉及一种安全可靠的旋翼飞行器测试平台，属于旋翼飞行器测试装置领域。

背景技术

旋翼飞行器是利用多个螺旋桨驱动飞行的直升机，其中尤以四旋翼飞行器最为普遍。一般意义上的旋翼飞行器多是无人机，小型旋翼飞行器能够在远程遥控方式下进行低空作业，具有良好的机动性和灵活性。旋翼飞行器的原型生产出来后通常要进行一系列的模拟试验，来检测飞行器的各种飞行参数，现有的模拟试验通常采用在选定的空间内进行实际飞行测试，这种没有保护措施的方式，在飞行器性能尚不确定的情况下是具有一定危险性的，表现为安全事故或飞行器损坏事故等，而且飞行器升空后也不利于测试者贴紧观察。为了解决上述问题，业内采用了多种模拟测试平台。

公开号是CN102180270A的专利文件公开了一种微小型旋翼飞行器实验平台及应用的方案，这种实验平台包括实验台底座、球关节轴承、微小型旋翼式飞行器、六维力传感器、机载电路硬件和上位计算机，实验台底座固定在地面上，实验台底座与球关节定子间连接有六维力传感器，飞行器通过球关节轴承与实验台底座连接，球关节轴承转子与飞行器固定连接。这种实验台可以实现飞行器在空间中的三维运动测试，但是基于球关节连接方式，其强度受到限制，部件磨损也比较严重，飞行器周围没有任何防护措施，仍然面临安全性问题。

公开号是CN103010483A的专利文件公开了一种两自由度微型飞行器测试平台，这种测试平台包括两个上转台定位顶丝、四个转轴、下转台、上转台、两个下转台定位顶丝、四个调整铜片、支柱和底座，其中四个转轴固定在下转台上，从而解决了微型四轴飞行器静态测试的问题。这种测试平台基于其固定的结构形式，平台的外部尺寸难以根据现场环境做适应性调整，而且同样存在潜在的安全性问题。

公开号是CN203616587U的专利文件公开了一种带限位保护的旋翼飞行器试验平台，这种试验平台包括底座连接盘、底座臂、支撑杆、球面轴承、十字连接架、带杆卡件和限位套，底座连接盘连接底座臂，支撑杆固定在底座盘中心和球面轴承内圈间。这种试验平台与上述CN102180270A中公开的方案一样，也存在关键部件连接强度和磨损严重以及安全性欠缺等问题。

发明内容

本发明旋翼飞行器测试平台公开了新的方案，将旋翼飞行器限制在平台支架的框体结构内，通过调节平台支架的尺寸调整飞行试验空间，解决了现有旋翼飞行器平台难以准确控制试验空间和试验安全性欠缺的问题。

本发明旋翼飞行器测试平台包括测试平台支架、两自由度旋转支架、旋翼飞行器支座和飞行器高度模拟装置，测试平台支架包括3个以上平台支腿和架设在上述3个以上平台支腿间的框体结构，框体结构包括若干框架，框架包括连接平台支腿的横梁连接部件121，两自由度旋转支架包括PITCH旋转框架210和ROLL翻滚横梁220，PITCH旋转框架210是设在框体结构内的平面多边形框架，PITCH旋转框架210的一边通过转轴甲与框体结构形成铰接，PITCH旋转框架210的另一边通过转轴乙与框体结构形成铰接，转轴甲的轴心线与转轴乙的轴心线重合，ROLL翻滚横梁220的两端架设在PITCH旋转框架210上形成铰接，ROLL翻滚横梁220的中轴线与上述轴心线相交，旋翼飞行器支座固定设在ROLL翻滚横梁220中部，旋翼飞行器固定设在旋翼飞行器支座上；所述飞行器高度模拟装置包括声呐装置和升降模拟平台，所述声呐装置设在所述旋翼飞行器支座上，所述升降模拟平台包括平台板(421)和平台板升降导轨装置，所述平台板升降导轨装置包括固定在所述框体结构上的导轨装置和可沿所述导轨装置上下移动的滑臂装置，所述滑臂装置托住设在所述旋翼飞行器支座下方的平台板(421)做上升或下降的运动；所述声呐装置检测旋翼飞行器距离平台板(421)的高度，旋翼飞行器根据所述声呐装置的检测结果调整飞行状态。

本发明旋翼飞行器测试平台将旋翼飞行器限制在平台支架的框体结构内，增强了试验的安全性，通过调节平台支架的尺寸调整飞行试验空间，具有结构简单可靠，组装变形便捷，便于观察的特点。

附图说明

图1是本发明旋翼飞行器测试平台结构示意图。

图2是测试平台支架与两自由度旋转支架组装结构示意图。

图2-1是图2中组装结构A-A部局部放大示意图。

图2-2是图2中组装结构B-B部局部放大示意图。

图3是旋翼飞行器支座结构示意图。

图4是升降模拟平台结构示意图。

图1～4系列中，111是吸盘部件，112是自锁螺柱，113是三角加强筋部件，121是横梁连接部件，210是PITCH旋转框架，220是ROLL翻滚横梁，221是紧固块，311是“L”形支脚，421是平台板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明旋翼飞行器测试平台示意图。旋翼飞行器测试平台包括测试平台支架、两自由度旋转支架和旋翼飞行器支座，两自由度旋转支架架设在测试平台支架上，旋翼飞行器支座固定在两自由度旋转支架上。测试平台支架包括3个以上平台支腿和架设在上述3个以上平台支腿间的框体结构，框体结构包括若干框架，框架包括连接平台支腿的横梁连接部件121。图2示出了上述方案的优选例，即测试平台支架包括4个平台支腿和架设在上述4个平台支腿间的两层框体结构，框体结构是一个由上下2个正方形平面框架组成的立体护栏结构，但本方案并不限于上述方体结构的框体，还可以是根据平台支腿个数限定的其他结构，例如在平台支架包括3个平台支腿的情况下，框体结构可以是由2个以上三角形平面框架组成的三棱柱护栏结构等。

在旋翼飞行器模拟飞行试验中发现，飞行器的功率增大后带动平台支架晃动，甚至产生位移，导致平台不稳定，影响观察和测量。为了解决这个问题，本方案在平台支腿与地面接触的一端设有吸盘部件111，平台支腿通过吸盘部件111与地面固定连接，但是多个平台支腿的长短尺寸各有差异，导致个别吸盘部件不能与地面产生有效接触，为了解决这个问题，本方案在吸盘部件与平台支腿间采用可以调节长度的部件连接，具体是吸盘部件111通过自锁螺柱112与平台支腿连接，调节自锁螺柱112使得上述3个以上平台支腿的吸盘部件111与地面形成固定连接。然而长期、反复的飞行试验在测试平台内部产生的应力使得平台的结构发生变形，为了进一步增强平台支架的稳定性，提高平台的结构强度，本方案在上述平台支架结构基础上采用了加强设计，即横梁连接部件121与平台支腿连接处设有三角加强筋部件113，三角加强筋部件113包括与横梁连接部件121固定连接的横梁连接部、与平台支腿固定连接的支腿连接部和设在横梁连接部与支腿连接部间的三角板加强筋。为了进一步加强结构的稳定性，还可以在上述加强方案的基础上，在与同一平台支腿连接的2个横梁连接部件间采用上述三角加强筋部件。图2-1示出了吸盘部件和自锁螺柱与平台支腿的具体连接方式，以及三角加强筋的具体布置方式，图中平台支腿和横梁连接部件都采用了相同围度尺寸的铝合金方杆，三角加强筋部件分别设在上述部件两两相接处。

本方案的两自由度旋转支架包括PITCH旋转框架210和ROLL翻滚横梁220，PITCH旋转框架210是设在框体结构内的平面多边形框架，PITCH旋转框架210的一边通过转轴甲与框体结构形成铰接，PITCH旋转框架210的另一边通过转轴乙与框体结构形成铰接，转轴甲的轴心线与转轴乙的轴心线重合，ROLL翻滚横梁220的两端架设在PITCH旋转框架210上形成铰接，ROLL翻滚横梁220的中轴线与上述轴心线相交。图2示出了上述两自由度旋转支架的一种具体方案，其中PITCH旋转框架优选是正方形平面框架，这个正方形框架的两个对边分别通过转轴与其外围的正方形平面框架(平台支架的框体结构)两个对边形成铰接，铰接处设在对边的中点位置，从而实现PITCH旋转框架绕上述转轴在平台支架的框体结构内自转，即实现旋翼飞行器的PITCH自由度运动，ROLL翻滚横梁优选架设在PITCH旋转框架另外两对边的中点位置上并形成铰接，从而实现ROLL翻滚横梁绕上述铰接的转轴自转，即实现旋翼飞行器的ROLL自由度运动。旋翼飞行器支座固定设在ROLL翻滚横梁220中部，旋翼飞行器固定设在旋翼飞行器支座上。

本方案的旋翼飞行器支座是用来连接旋翼飞行器与两自由度旋转支架的中间装置，也可以作为旋翼飞行器执行实际飞行任务时的起降支腿，因此本方案的旋翼飞行器支座采用了能够同时满足上述两种功能的设计方案，如图3所示，具体是旋翼飞行器支座包括十字形支架和设在十字形支架交叉部的支座台，十字形支架的4个自由端上各设有“L”形支脚311，旋翼飞行器固设在所述支座台上，其中支座台既可以用来固定旋翼飞行器，也起到了加强十字形支架结构强度的作用。“L”形支脚311通过直角折片固定搭设在上述十字形支架的自由端上，直角折片一端与“L”形支脚311长端固定连接，直角折片的另一端固定搭设在十字形支架自由端上，“L”形支脚311上还套接有若干配重块，配重块阻止支架翻覆，配重块也可以起到促进旋翼飞行器平稳起落的作用，同时“L”形支脚也可以沿十字形支架自由端向外移动，从而增加飞行器支座的稳定性。基于上述十字形的支座结构，本方案设计了一种将其固定在ROLL翻滚横梁220中部的具体实现方案，如图2-2所示，即ROLL翻滚横梁220中部上固设有一对平行布置的支架条座，十字形支架的4个自由端依次搭设在上述一对支架条座的端部，十字形支架自由端与支架条座端部搭接结合处设有紧固块221，紧固块221将十字形支架自由端固定卡在支架条座端部上，这种固定方式使得十字形支架与ROLL翻滚横梁连接的更加稳定。

基于上述方案和设计，本方案的旋翼飞行器测试平台实现了旋翼飞行器的PITCH和ROLL两自由度的模拟飞行测试，但是在旋翼飞行器实际执行任务的过程中，其起降过程控制和飞行高度的适时监控也是非常重要的飞行状态测试项目，为了满足这个要求，扩展测试平台的功能，本方案还引入了一种模拟旋翼飞行器飞行高度的装置，该装置能够模拟计算飞行器距离地面的高度，从而控制飞行器根据各种飞行高度调整飞行状态。如图1所示，具体是旋翼飞行器测试平台还包括飞行器高度模拟装置，飞行器高度模拟装置包括声呐装置和升降模拟平台，声呐装置设在旋翼飞行器支座上，升降模拟平台包括平台板421和平台板升降导轨装置，平台板升降导轨装置包括固定在框体结构上的导轨装置和可沿导轨装置上下移动的滑臂装置，滑臂装置托住设在旋翼飞行器支座下方的平台板421做上升或下降的运动。声呐装置检测旋翼飞行器距离平台板421的高度，旋翼飞行器根据声呐装置的检测结果调整飞行状态。图4示出了升降模拟平台的一种具体实现方式，其中导轨装置包括“]”形固定架，“]”形固定架的上下两端分别固定在框体结构的上端和下端上形成竖直的布置方式，“]”形固定架上下两端间设有并排布置的3根竖直的导轨杆，滑臂装置的底座块与上述3根竖直的导轨杆形成可上下移动的滑动连接，滑臂装置底座块上的两根滑臂托住平台板做上升或下降的运动，电动机可以设在“]”形固定架的顶部以便于传动拖动。

由于旋翼飞行器在实际工作中的空间位置是瞬息变化的过程，但是现有测试平台的旋翼飞行器高度是确定的，而飞行器高度模拟装置的平台板应当适时模拟出飞行器相对地面的高度，这就需要引入一套可以适时改变平台板高度位置的控制系统来实现上述技术目的，因此本方案还公开了实现上述目的的控制方案，具体是飞行器高度模拟装置还包括升降模拟平台自动控制装置，升降模拟平台自动控制装置包括电机和电机控制电路，电机通过传动链拖动滑臂装置沿导轨装置上下移动，电机控制电路包括指令存储模块、无线通讯模块和电机启闭模块，电机启闭模块根据指令存储模块内的设定运行指令或无线通讯模块适时接收到的遥控指令控制电机启闭。上述指令存储模块用来存储设定的指令序列，工作时按照设定的指令序列向电机启闭模块发送运行指令，从而实现既定的模拟高度方案，上述无线通讯模块用来接收外部操控指令并根据该指令向电机启闭模块发送运行指令，从而实现人为干预模拟高度的方案。上述提及的电路、模块以及电子元器件都可以采用现有的方案，也可以根据实际情况采用相应的方案。另外，本方案还提供了一种携带声呐装置的结构，如图3所示，具体是支座台下部设有负载筐，负载筐通过纵截面呈“][”形的双悬臂结构与支座台底部固定连接，负载筐内设有声呐装置。负载框不仅能够作为固定声呐装置等设备的部件，还可以起到为飞行器配重的作用，从而使得飞行平台运行更加稳定。

本方案的旋翼飞行器测试平台采用可调节形状尺寸的框体支架平台结构结合嵌入其内的两自由度旋转支架保证旋翼飞行器在测试过程中的安全性并便于操作人员贴紧观察飞行器的适时飞行状态，采用可调高的吸盘支脚结合三角加强筋部件使得测试平台在运行中更加稳定，采用十字形飞行器支架结合向下延伸的“L”形支脚的结构进一步增强了飞行器运行的稳定性，采用飞行器高度模拟装置及其自动控制装置实现了适时模拟飞行器飞行高度的技术目的，扩展了飞行器模拟测试的自由度和测试项目，为更加准确的评价飞行器的性能提供了解决方案。基于以上特点，本方案的旋翼飞行器测试平台相比现有的方案具有突出的实质性特点和显著的进步。

本方案的旋翼飞行器测试平台并不限于具体实施方式公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (9)

1.一种旋翼飞行器测试平台，其特征是包括测试平台支架、两自由度旋转支架、旋翼飞行器支座和飞行器高度模拟装置，所述测试平台支架包括3个以上平台支腿和架设在所述3个以上平台支腿间的框体结构，所述框体结构包括若干框架，所述框架包括连接所述平台支腿的横梁连接部件(121)，所述两自由度旋转支架包括PITCH旋转框架(210)和ROLL翻滚横梁(220)，PITCH旋转框架(210)是设在所述框体结构内的平面多边形框架，PITCH旋转框架(210)的一边通过转轴甲与所述框体结构形成铰接，PITCH旋转框架(210)的另一边通过转轴乙与所述框体结构形成铰接，所述转轴甲的轴心线与所述转轴乙的轴心线重合，ROLL翻滚横梁(220)的两端架设在PITCH旋转框架(210)上形成铰接，ROLL翻滚横梁(220)的中轴线与所述轴心线相交，所述旋翼飞行器支座固定设在ROLL翻滚横梁(220)中部，旋翼飞行器固定设在所述旋翼飞行器支座上；所述飞行器高度模拟装置包括声呐装置和升降模拟平台，所述声呐装置设在所述旋翼飞行器支座上，所述升降模拟平台包括平台板(421)和平台板升降导轨装置，所述平台板升降导轨装置包括固定在所述框体结构上的导轨装置和可沿所述导轨装置上下移动的滑臂装置，所述滑臂装置托住设在所述旋翼飞行器支座下方的平台板(421)做上升或下降的运动；所述声呐装置检测旋翼飞行器距离平台板(421)的高度，旋翼飞行器根据所述声呐装置的检测结果调整飞行状态。

2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，所述飞行器高度模拟装置还包括升降模拟平台自动控制装置，所述升降模拟平台自动控制装置包括电机和电机控制电路，所述电机通过传动链拖动所述滑臂装置沿所述导轨装置上下移动，所述电机控制电路包括指令存储模块、无线通讯模块和电机启闭模块，所述电机启闭模块根据所述指令存储模块内的设定运行指令或所述无线通讯模块适时接收到的遥控指令控制所述电机启闭。

3.根据权利要求1或2所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，所述支座台下部设有负载筐，所述负载筐通过纵截面呈“][”形的双悬臂结构与所述支座台底部固定连接，所述负载筐内设有所述声呐装置。

4.根据权利要求1或2所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，所述旋翼飞行器支座包括十字形支架和设在所述十字形支架交叉部的支座台，所述十字形支架的4个自由端上各设有“L”形支脚(311)，旋翼飞行器固设在所述支座台上。

5.根据权利要求4所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，“L”形支脚(311)通过直角折片固定搭设在所述十字形支架的自由端上，所述直角折片一端与“L”形支脚(311)长端固定连接，所述直角折片的另一端固定搭设在所述十字形支架自由端上，所述“L”形支脚(311)上还套接有若干配重块，所述配重块阻止支架翻覆。

6.根据权利要求4所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，所述ROLL翻滚横梁(220)中部上固设有一对平行布置的支架条座，所述十字形支架的4个自由端依次搭设在所述一对支架条座的端部，所述十字形支架自由端与所述支架条座端部搭接结合处设有紧固块(221)，紧固块(221)将所述十字形支架自由端固定卡在所述支架条座端部上。

7.根据权利要求1或2所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，所述平台支腿与地面接触的一端设有吸盘部件(111)，所述平台支腿通过吸盘部件(111)与地面固定连接。

8.根据权利要求7所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，吸盘部件(111)通过自锁螺柱(112)与所述平台支腿连接，调节自锁螺柱(112)使得所述3个以上平台支腿的吸盘部件(111)与地面形成固定连接。

9.根据权利要求1或2所述的旋翼飞行器测试平台，其特征在于，横梁连接部件(121)与所述平台支腿连接处设有三角加强筋部件(113)，三角加强筋部件(113)包括与横梁连接部件(121)固定连接的横梁连接部、与所述平台支腿固定连接的支腿连接部和设在所述横梁连接部与支腿连接部间的三角板加强筋。