CN110589027B - 一种飞行器地面试验悬吊装置 - Google Patents

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Abstract

本申请属于飞行器试验测试领域，特别涉及一种飞行器地面试验悬吊装置，包括：第一定滑轮；绞车；牵引绳，一端与绞车连接，另一端穿过第一定滑轮后与试验飞行器顶部连接；安全绳，一端与与试验飞行器底部连接，另一端穿过第四定滑轮；应急防护施力端，与安全绳的另一端连接，用于施加拉力；开口漏斗，顶部连接至安全绳上，内部承装有配重物；第一滑环，固定连接至试验飞行器顶部与第一定滑轮之间的牵引绳上。本申请的飞行器地面试验悬吊装置，能够保证旋翼飞行器飞行时几乎不受外力影响，同时在飞行器出现故障时可以迅速进行保护，保障飞行器及周围人员设备的安全；进一步，还可以模拟空中起降过程并规避地效影响。

Description

一种飞行器地面试验悬吊装置
技术领域
本申请属于飞行器试验测试领域，特别涉及一种飞行器地面试验悬吊装置。
背景技术
在飞行器的研发阶段，需要开展大量的操纵性和稳定性试验来检验其飞控系统的可靠性。现有的仿真软件设备只能检测软件代码或控制逻辑方面的错误，无法反应实际飞行状况。直接进行飞行试验不仅成本高昂，而且具有很大的安全风险。
现有飞行器试验装置是采用门型结构，通过收索装置与多旋翼飞行器相连，可以实现多旋翼飞行器一定程度的自由飞行，但是其只适用于多旋翼飞行器，系统运行过程中摩擦力影响较为明显，并且没有空中模拟起降功能。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种飞行器地面试验悬吊装置。
本申请公开了一种飞行器地面试验悬吊装置，包括：
第一定滑轮，所述第一定滑轮固定设置在实验室顶部；
绞车，所述绞车固定设置在实验室地面上；
牵引绳，所述牵引绳的一端与所述绞车连接，另一端穿过所述第一定滑轮后与试验飞行器顶部连接，且连接点位于所述试验飞行器顶部与重心线的交汇点；
安全绳，所述安全绳的一端与所述与试验飞行器底部连接，且连接点位于所述试验飞行器底部与重心线的交汇点；
第四定滑轮，所述第四定滑轮固定设置在所述实验室地面上，所述安全绳的另一端穿过所述第四定滑轮；
应急防护施力端，所述应急防护施力端与所述安全绳的另一端连接，用于受控地向所述安全绳施加拉力；
开口漏斗，所述开口漏斗的顶部连接至所述试验飞行器底部与所述第四定滑轮之间的所述安全绳上，且所送开口漏斗内部承装有配重物；
第一滑环，所述第一滑环固定连接至所述试验飞行器顶部与所述第一定滑轮之间的牵引绳上。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的飞行器地面试验悬吊装置还包括：
第二定滑轮和第三定滑轮，所述第二定滑轮和第三定滑轮并排固定设置在滑轮支架上，其中，所述牵引绳的另一端依次穿过所述第二定滑轮、第三定滑轮以及第一定滑轮后与试验飞行器顶部连接；
储液容器，所述储液容器固定设置在实验室地面上，且位于所述第二定滑轮和第三定滑轮底部中间，所述储液容器内部设置有液体；
配重杆，所述配重杆悬浮设置所述储液容器内部，且所述配重杆顶部通过套环连接至所述第二定滑轮与第三定滑轮之间的牵引绳上。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的飞行器地面试验悬吊装置还包括：
第二滑环，所述第二滑环固定连接至所述试验飞行器底部与所述开口漏斗之间的安全绳上。
根据本申请的至少一个实施方式，所述配重杆的重量与所述储液容器内液体浮力的差值，等于滑轮摩擦力与牵引绳的实际吊重以及第一滑环的重量之和。
根据本申请的至少一个实施方式，所述开口漏斗内配重物的重量与开口漏斗的重量以及安全绳的实际承重之和等于试验飞行器的重量。
根据本申请的至少一个实施方式，所述绞车拉力大于3倍试验飞行器的重量。
根据本申请的至少一个实施方式，所述开口漏斗内部承装有配重物选自细沙、钢珠以及铅珠中的至少一种。
本申请至少存在以下有益技术效果：
本申请的飞行器地面试验悬吊装置，能有效提升了飞行器的飞行自由度和试验安全裕度，而且对飞行器的机体构型限制较小，适用范围更广；另外，能够保证旋翼飞行器飞行时几乎不受外力影响，同时在飞行器出现故障时可以迅速进行保护，保障飞行器及周围人员设备的安全；进一步，还可以模拟空中起降过程并规避地效影响。
附图说明
图1是本申请飞行器地面试验悬吊装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
旋翼飞行器在首飞前一般需要在地面开展操稳(操纵性和稳定性)试验和起降模拟试验。其中，在操稳试验中需要放开飞行器的俯仰、沉浮及滚转自由度；为了减小地效影响，需要把飞行器升到一定高度，并要求加装防护以确保飞行器的安全。在起降模拟试验中，需要模拟升力克服飞行器自身重力的过程，而且不能改变飞行器的自由状态。为此，我们设计了一套旋翼飞行器地面试验悬吊、防护装置，并给出了使用方法。整套装置不仅可以满足上述几种技术需求，而且机构简单、加工成本低廉，并且操作便捷、技术可靠性高，便于广泛应用。
下面结合附图1对本申请的飞行器地面试验悬吊装置做进一步详细说明。
本申请公开了一种飞行器地面试验悬吊装置，可以包括第一定滑轮8、绞车1、牵引绳2、安全绳12、第四定滑轮14、应急防护施力端15、开口漏斗13以及第一滑环9等部件。
具体地，第一定滑轮8固定设置在实验室顶部；绞车1固定设置在实验室地面上，用于施加拉力以驱动牵引绳2，实现试验飞行器10的升降作业，且本实施例中，优选绞车1拉力大于3倍试验飞行器10的重量；牵引绳2的一端与绞车1连接，另一端穿过第一定滑轮8后与试验飞行器10顶部连接，且连接点位于试验飞行器10顶部与重心线的交汇点。
安全绳12的一端与与试验飞行器10底部连接，且连接点位于试验飞行器10底部与重心线的交汇点；第四定滑轮14固定设置在实验室地面上，其中，安全绳12的另一端穿过第四定滑轮14。进一步，本实施例中，优选牵引绳2和安全绳12尽量轻质，要求满足3g的过载安全裕度。
应急防护施力端15与安全绳12的另一端连接，用于受控地向安全绳12施加拉力，以确保能够迅速限制试验飞行器的沉浮和偏转自由度；其中，应急防护施力端15可以是人工施力端或遥控电机施力端。
开口漏斗13可以是多种适合的轻质类倒圆锥型结构，其顶部连接至试验飞行器10底部与第四定滑轮14之间的安全绳12上，且开口漏斗13内部承装有配重物。其中，开口漏斗13优选为轻质材料，且其内部承装有配重物可以根据需要进行适合的选择，本实施例中，其选自细沙、钢珠以及铅珠等材料中的至少一种。具体地，当开口漏斗13未离开地面时底部与地面封堵，使得内部配重物不会漏出来；当开口漏斗13离开地面后，从配重物底部漏出来；另外，开口漏斗13及内部配重物还能够在试验开始阶段对试验飞行器施加以向下的拉力，从而起到增稳作用。
第一滑环9，又叫轴承转环，其固定连接至试验飞行器10顶部与第一定滑轮8之间的牵引绳2上，用于释放牵引绳2的扭转力矩。
进一步的，本申请的飞行器地面试验悬吊装置还可以包括第二定滑轮3、第三定滑轮7、储液容器6、配重杆5以及第二滑环11。
第二定滑轮3和第三定滑轮7并排固定设置在滑轮支架上，其中，牵引绳2的另一端依次穿过第二定滑轮3、第三定滑轮7以及第一定滑轮8后与试验飞行器10顶部连接。
储液容器6固定设置在实验室地面上，且位于第二定滑轮3和第三定滑轮7底部中间，另外，储液容器6顶部开口，且内部设置有液体；配重杆5为中空构件，从而能够悬浮设置储液容器6内部，且配重杆5顶部通过套环4连接至第二定滑轮3与第三定滑轮7之间的牵引绳2上。其中，套环4用于悬挂配重杆5，同时可以沿牵引绳2在两个支撑位定滑轮中间滑动，套环4需要足够灵活，要求满足2g的过载安全裕度。
第二滑环11固定连接至试验飞行器10底部与开口漏斗13之间的安全绳12上，用于释放安全绳12的扭转力矩。
进一步的，本申请的飞行器地面试验悬吊装置中，优选上述配重杆5、储液容器6内液体浮力以及滑轮摩擦力之间存在如下关系：
配重杆的重量-液体浮力＝滑轮摩擦力+牵引绳实际吊重+第一滑环的重量。
进一步，优选开口漏斗13与试验飞行器10在如下关系：
配重物的重量+开口漏斗+安全绳实际承重部分＝试验飞行器的重量。
综上所述，本申请的飞行器地面试验悬吊装置，机构简单，加工成本低廉，技术可靠性高，操作便捷，能满足旋翼飞行器地面操稳试验和起降模拟试验的需求，也可以扩展应用到其它有类似需求的悬吊、防护机构设计。
进一步，本申请的飞行器地面试验悬吊装置在保证飞行器飞行自由的同时，增加了防牵引绳缠绕设计、防牵引绳自身扭矩影响设计、0附加牵引力设计、0附加摩擦力影响设计、离散式减拉力设计和飞行器故障应急保护设计，不仅有效提升了飞行器的飞行自由度和试验安全裕度，而且对飞行器的机体构型限制较小，适用范围更广。
进一步，本申请的飞行器地面试验悬吊装置还能保证旋翼飞行器飞行时几乎不受外力影响，同时在飞行器出现故障时可以迅速进行保护，保障飞行器及周围人员设备的安全。另外，还可以模拟空中起降过程并规避地效影响。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种飞行器地面试验悬吊装置，其特征在于，包括：
第一定滑轮(8)，所述第一定滑轮(8)固定设置在实验室顶部；
绞车(1)，所述绞车(1)固定设置在实验室地面上；
牵引绳(2)，所述牵引绳(2)的一端与所述绞车(1)连接，另一端穿过所述第一定滑轮(8)后与试验飞行器(10)顶部连接，且连接点位于所述试验飞行器(10)顶部与重心线的交汇点；
安全绳(12)，所述安全绳(12)的一端与所述与试验飞行器(10)底部连接，且连接点位于所述试验飞行器(10)底部与重心线的交汇点；
第四定滑轮(14)，所述第四定滑轮(14)固定设置在所述实验室地面上，所述安全绳(12)的另一端穿过所述第四定滑轮(14)；
应急防护施力端(15)，所述应急防护施力端(15)与所述安全绳(12)的另一端连接，用于受控地向所述安全绳(12)施加拉力；
开口漏斗(13)，所述开口漏斗(13)的顶部连接至所述试验飞行器(10)底部与所述第四定滑轮(14)之间的所述安全绳(12)上，且所送开口漏斗(13)内部承装有配重物；
第一滑环(9)，所述第一滑环(9)固定连接至所述试验飞行器(10)顶部与所述第一定滑轮(8)之间的牵引绳(2)上；
第二定滑轮(3)和第三定滑轮(7)，所述第二定滑轮(3)和第三定滑轮(7)并排固定设置在滑轮支架上，其中，所述牵引绳(2)的另一端依次穿过所述第二定滑轮(3)、第三定滑轮(7)以及第一定滑轮(8)后与试验飞行器(10)顶部连接；
储液容器(6)，所述储液容器(6)固定设置在实验室地面上，且位于所述第二定滑轮(3)和第三定滑轮(7)底部中间，所述储液容器(6)内部设置有液体；
配重杆(5)，所述配重杆(5)悬浮设置所述储液容器(6)内部，且所述配重杆(5)顶部通过套环(4)连接至所述第二定滑轮(3)与第三定滑轮(7)之间的牵引绳(2)上。
2.根据权利要求1所述的飞行器地面试验悬吊装置，其特征在于，还包括：
第二滑环(11)，所述第二滑环(11)固定连接至所述试验飞行器(10)底部与所述开口漏斗(13)之间的安全绳(12)上。
3.根据权利要求1所述的飞行器地面试验悬吊装置，其特征在于，所述配重杆(5)的重量与所述储液容器(6)内液体浮力的差值，等于滑轮摩擦力与牵引绳(2)的实际吊重以及第一滑环(9)的重量之和。
4.根据权利要求1所述的飞行器地面试验悬吊装置，其特征在于，所述开口漏斗(13)内配重物的重量与开口漏斗(13)的重量以及安全绳(12)的实际承重之和等于试验飞行器(10)的重量。
5.根据权利要求1所述的飞行器地面试验悬吊装置，其特征在于，所述绞车(1)拉力大于3倍试验飞行器(10)的重量。
6.根据权利要求1所述的飞行器地面试验悬吊装置，其特征在于，所述开口漏斗(13)内部承装有配重物选自细沙、钢珠以及铅珠中的至少一种。
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