CN112607052A - 一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型，包括：浮筒模型(1)、天平(2)、机身模型(3)、高速拖车(4)和气压传感器(14)；浮筒模型(1)通过天平(2)安装在机身模型(3)上；机身模型(3)连接在高速拖车(4)的底部；气压传感器(14)设置在浮筒模型(1)内部；在高速拖车(4)带动浸在水中的浮筒模型(1)运动时，天平(2)用于测量力/力矩，气压传感器(14)用于测量气压；力/力矩和气压用于指示浮筒模型(1)滑水时受到的载荷。本发明可精确测试旋翼飞行器模型在水面拖曳时充气浮筒模型受到的力/力矩、内部压力变化，准确地预报旋翼飞行器实机水上迫降后水面滑行时浮筒的载荷。

Description

一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型

技术领域

本发明属于航空器试验技术领域，涉及一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型。

背景技术

旋翼飞行器一般是在陆上完成起飞和降落，然而，随着旋翼飞行器使用范围的推广，在水面使用旋翼飞行器来汲水灭火、巡逻和救援等情况越来越多。当旋翼飞行器出现故障时，就需要打开用于提供浮力的应急充气浮筒并在水面进行水上迫降。旋翼飞行器着水后，在惯性的作用下向前滑行一段距离，浮筒会受到水阻力和浮力的作用。一方面，在水作用下浮筒自身的内部压力急剧增大，造成浮筒囊体材料的损坏；另一方面，浮筒受到的力会通过与机身的连接结构传递到机身上，造成浮筒支承结构或与机身连接结构的损坏。根据中国民用航空规章第27部《正常类旋翼航空器适航规》和第29部《运输类旋翼航空器适航规》的要求“每个辅助或应急浮筒及其支承结构和与机体或机身的连接结构，必须设计成能承受浮筒完全浸没产生的载荷”。

因此，载荷的获取对于旋翼飞行器浮筒以及浮筒与机身的连接结构的设计至关重要。目前还没有一种实用的旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验方法。

发明内容

本发明提供一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型，解决现有缺少浮筒完全浸没产生的载荷的测量方法的问题。

本发明提供一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型，包括：浮筒模型1、天平2、机身模型3、高速拖车4和气压传感器14；

所述浮筒模型1通过所述天平2安装在所述机身模型3上；所述天平2为测力天平；

所述机身模型3的顶部连接在所述高速拖车4的底部，所述高速拖车4运行在预设轨道上；

所述气压传感器14设置在所述浮筒模型1内部；

在所述高速拖车4带动浸在水中的所述浮筒模型1运动时，所述天平2用于测量力/力矩，所述气压传感器14用于测量气压；所述力/力矩和气压用于指示所述浮筒模型1滑水时受到的载荷。

可选的，旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型还包括：圆管件外管6、圆管件内管7、定位销8、上铰接座9、下铰接座10和上下铰接座固定装置11；其中，

所述圆管件外管6固定在所述高速拖车4的底部，所述圆管件内管7的一端穿设所述圆管件外管6，另一端与所述上铰接座9连接；所述上铰接座9通过所述上下铰接座固定装置11与所述下铰接座10连接，所述下铰接座10连接在所述机身模型3的顶部；

所述圆管件外管6上设置有多个定位销8，用于固定所述圆管件内管7。

可选的，旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型还包括：拖车底板5；

所述拖车底板5固定在所述高速拖车4的底部，所述圆管件外管6穿设所述拖车底板5，嵌设在所述拖车底板5内。

可选的，旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型还包括：模型承力板12；

所述下铰接座10固定在所述模型承力板12上，所述模型承力板12固定在所述机身模型3的顶部。

可选的，旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型还包括：角度仪15；

所述角度仪15安装在所述机身模型3的上表面，用于测量所述机身模型3的俯仰角和偏航角。

可选的，旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型还包括：数据采集器17和数据传输线19；

所述数据采集器17设置在所述高速拖车4上，并通过所述数据传输线19与所述天平2、所述气压传感器14和所述角度仪15连接，用于接收采集数据。

可选的，旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型还包括：摄像机16、摄像控制系统18和信号传输线20；

所述摄像机16安装在所述机身模型3的前方；

所述摄像控制系统18设置在所述高速拖车4上，并通过所述信号传输线20与所述摄像机16连接，用于实现对所述摄像机16的控制和录像采集。

可选的，所述浮筒模型1上设置有充气阀13。

本发明提供一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型，通过开展模拟旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验方法的研究，精确测试测试浮筒模型在浸没状态以一定速度、角度滑水时浮筒、浮筒支承结构或与机身连接结构的载荷，为旋翼飞行器的应急浮筒材料及工艺选择、浮筒支承结构或与机身连接结构的强度设计提供指导建议，为减少甚至避免旋翼飞行器着水后人员伤亡、建立完善的旋翼飞行器水上迫降特性与试验验证技术提供技术支持。该方法实用、可行、操作简单，试验结果可靠，适用范围广。

附图说明

图1是本发明提供的旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型的侧视结构示意图；

图2是本发明提供的旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型的正视结构示意图；

附图标记说明：

1—浮筒模型； 2—天平； 3—机身模型；

4—水动力高速拖车； 5—拖车底板； 6—圆管件外管；

7—圆管件内管； 8—定位销； 9—上铰接座；

10—下铰接座； 11—固定装置； 12—模型承力板；

13—充气阀； 14—气压传感器； 15—角度仪；

16—摄像机； 17—数据采集器； 18—摄像控制系统；

19—数据传输线； 20—信号传输线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明提供的旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型的侧视结构示意图，图2是本发明提供的旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型的正视结构示意图；如图1、图2所示，本发明提供的旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型，包括：浮筒模型1、天平2、机身模型3、高速拖车4、拖车底板5、圆管件外管6、圆管件内管7、定位销8、上铰接座9、下铰接座10、上下铰接座固定装置11、模型承力板12、充气阀13、气压传感器14、角度仪15、摄像机16、数据采集器17、摄像控制系统18、数据传输线19和信号传输线20。

示例性的，旋翼飞行器模型安装包括：

首先将旋翼飞行器浮筒模型1安装到天平2，天平2安装到旋翼飞行器机身模型3上，然后将旋翼飞行器机身模型3安装到水动力高速拖车4下方试验装置。其中，天平2为测力天平。高速拖车4在固定轨道上运行。

该试验装置包括拖车底板5、圆管件外管6、圆管件内管7、定位销8、上铰接座9、下铰接座10、上下铰接座固定装置11、模型承力板12，该试验装置保证能根据试验要求调整旋翼飞行器机身模型3的俯仰角、偏航角以及调整旋翼飞行器浮筒模型1在水中的浸没深度。通过旋转圆管件内管7调整旋翼飞行器机身模型3的偏航角，通过改变圆管件内管7和圆管件外管6的相对高度调整旋翼飞行器浮筒模型1在水中的浸没深度，通过改变上铰链座9和下铰链座10的相对角度调整模型俯仰角。

示例性的，圆管件外管6上设置有多个销孔，定位销8穿设销孔，顶在圆管件内管7上，从而调整圆管件内管7相对圆管件外管6的高度和角度。

示例性的，拖车底板5设置在高速拖车4底部，圆管件外管6固定在拖车底板5上，圆管件内管7的一端穿设圆管件外管6，另一端与上铰接座9连接；上铰接座9通过上下铰接座固定装置11与下铰接座10连接，下铰接座10固定在模型承力板12上，模型承力板12固定在机身模型3的顶部。

完成模型安装后，通过充气阀13给旋翼飞行器浮筒模型1充气直至气压满足要求，然后根据试验要求调节旋翼飞行器机身模型3的俯仰角、偏航角和旋翼飞行器浮筒模型1的浸没深度并作好记录。

示例性的，上述试验设备安装包括：

与旋翼飞行器浮筒模型滑水载荷试验相关的设备有天平2、气压传感器14、角度仪15、摄像机16、数据采集器17、摄像控制系统18。

天平2一端连接旋翼飞行器浮筒模型1，另一端连接旋翼飞行器机身模型3；气压传感器14放在旋翼飞行器浮筒模型1内部；角度仪15安装在旋翼飞行器机身模型上表面；摄像机16安装在旋翼飞行器机身模型3的前方，在试验过程中摄像机16应不发生颤动，保证能直观、清晰地观察旋翼飞行器浮筒模型1和旋翼飞行器机身模型3在试验过程中运动情况，一旦模型出现异常情况，试验人员可通过摄像画面来决定是否需要停止试验以保证安全。数据采集器17和摄像机控制系统18安装在水动力高速拖车4内；数据采集器17通过数据传输线19实现对天平2、气压传感器14、角度仪15测试数据的采集，摄像控制系统18通过信号传输线20实现对摄像机16的控制和录像采集。

示例性的，旋翼飞行器浮筒滑水载荷模型试验包括：

试验时，检查确认旋翼飞行器机身模型3俯仰角、偏航角以及旋翼飞行器浮筒模型1的浸没深度无误后，启动水动力试验拖车4的同时打开摄像机16，通过录像观察试验时旋翼飞行器浮筒模型1和旋翼飞行器机身模型3的状态，当水动力试验拖车4加速达到试验要求的运行速度时，打开数据采集器17开始采集试验数据，记录水动力试验拖车4的运行速度和旋翼飞行器浮筒模型1的浸没深度、天平2测试的力/力矩以及气压传感器14测试的气压等参数。

试验结束后，数据分析处理人员应先分析所收集数据的有效性，剔除失效数据，并进行记录。记录的内容包括试验模型的拖曳速度、俯仰角、偏航角等参数，以及通过天平测试的力和力矩随时间变化历程、气压传感器测试的浮筒模型内部气压随时间变化历程。对比不同俯仰角、偏航角状态对浮筒模型力和力矩以及内部气压的影响，分析浮筒滑水时受到的载荷特性。

试验结果评定：

试验结束后，数据分析处理人员应结合试验录像，分析数据采集器采集数据的有效性，剔除失效数据。根据不同俯仰角、偏航角状态下浮筒模型受力和力矩以及内部气压值，分析浮筒的载荷情况，初步判定结果的有效性和可靠性。对异常数据进行分析处理，给出处理结果。

试验原理如下：

试验前，按照傅汝德相似将旋翼飞行器实机滑水速度、俯仰角、偏航角以及浮筒内部压力换算旋翼飞行器模型试验速度、俯仰角、偏航角以及浮筒模型内部压力，并保证旋翼飞行器机身模型和旋翼飞行器浮筒模型构型均与实机相似。试验中通过水动力高速拖车控制模型的试验速度，调节圆管件内管角度和高度控制模型的偏航角和浮筒模型浸没深度，改变上铰链座和下铰链座的相对角度控制模型的俯仰角，观察试验时浮筒模型的状态，并通过试验数据采集系统采集浮筒模型力和力矩随时间变化历程、内部气压随时间变化历程，预报实机浮筒滑水载荷大小，为实机浮筒结构强度设计提供数据支撑。

Claims (8)

1.一种旋翼飞行器浮筒滑水载荷试验模型，其特征在于，包括：浮筒模型(1)、天平(2)、机身模型(3)、高速拖车(4)和气压传感器(14)；

所述浮筒模型(1)通过所述天平(2)安装在所述机身模型(3)上；所述天平(2)为测力天平；

所述机身模型(3)的顶部连接在所述高速拖车(4)的底部，所述高速拖车(4)运行在预设轨道上；

所述气压传感器(14)设置在所述浮筒模型(1)内部；

在所述高速拖车(4)带动浸在水中的所述浮筒模型(1)运动时，所述天平(2)用于测量力/力矩，所述气压传感器(14)用于测量气压；所述力/力矩和气压用于指示所述浮筒模型(1)滑水时受到的载荷。

2.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，还包括：圆管件外管(6)、圆管件内管(7)、定位销(8)、上铰接座(9)、下铰接座(10)和上下铰接座固定装置(11)；其中，

所述圆管件外管(6)固定在所述高速拖车(4)的底部，所述圆管件内管(7)的一端穿设所述圆管件外管(6)，另一端与所述上铰接座(9)连接；所述上铰接座(9)通过所述上下铰接座固定装置(11)与所述下铰接座(10)连接，所述下铰接座(10)连接在所述机身模型(3)的顶部；

所述圆管件外管(6)上设置有多个定位销(8)，用于固定所述圆管件内管(7)。

3.根据权利要求2所述的模型，其特征在于，还包括：拖车底板(5)；

所述拖车底板(5)固定在所述高速拖车(4)的底部，所述圆管件外管(6)穿设所述拖车底板(5)，嵌设在所述拖车底板(5)内。

4.根据权利要求3所述的模型，其特征在于，还包括：模型承力板(12)；

所述下铰接座(10)固定在所述模型承力板(12)上，所述模型承力板(12)固定在所述机身模型(3)的顶部。

5.根据权利要求4所述的模型，其特征在于，还包括：角度仪(15)；

所述角度仪(15)安装在所述机身模型(3)的上表面，用于测量所述机身模型(3)的俯仰角和偏航角。

6.根据权利要求5所述的模型，其特征在于，还包括：数据采集器(17)和数据传输线(19)；

所述数据采集器(17)设置在所述高速拖车(4)上，并通过所述数据传输线(19)与所述天平(2)、所述气压传感器(14)和所述角度仪(15)连接，用于接收采集数据。

7.根据权利要求6所述的模型，其特征在于，还包括：摄像机(16)、摄像控制系统(18)和信号传输线(20)；

所述摄像机(16)安装在所述机身模型(3)的前方；

所述摄像控制系统(18)设置在所述高速拖车(4)上，并通过所述信号传输线(20)与所述摄像机(16)连接，用于实现对所述摄像机(16)的控制和录像采集。

8.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述浮筒模型(1)上设置有充气阀(13)。

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