CN114160214A - 一种无人机极端环境模拟实验室 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公开了一种无人机极端环境模拟实验室，具体涉及无人机飞行环境控制技术领域。包括从左到右依次连接的动力段，稳定段、收缩段、实验段和极端环境模拟室，所述动力段内设置有压缩机，所述稳定段内依次设有蜂窝器和位于蜂窝器与收缩段之间的阻尼网，所述实验段上设有连接在极端环境模拟室正面的第一进气管道和连接在极端环境模拟室侧面的第二进气管道，所述极端环境模拟室上设有位于第一进气管道对侧第一出气管道和位于第二进气管道对侧的第二出气管道，所述极端环境模拟室内设有极端环境控制系统。采用本发明技术方案解决了目前水空两栖无人机无法实现不同介质模拟飞行的问题，可用于水空两栖无人机的动力学特性研究。

Description

一种无人机极端环境模拟实验室
技术领域
本发明涉及无人机飞行环境控制技术领域，特别涉及一种无人机极端环境模拟实验室。
背景技术
水空两栖无人机结合了空中无人机和潜艇的双重优势，在军事和民用领域具有重要的价值，是近年来学者们研究的热点。水空两栖无人机的飞行涉及到液体、气体介质的转换，飞行环境复杂多变。现有的实验室环境大多可模拟空中或者水中一种介质下无人机的飞行，难以满足新型水空两栖无人机的实验需求。必须设计一种同时具备模拟空中和水中自然环境，功能更加多样的实验室。
现有的技术中具有简单的自然环境模拟和调节装置，具备一定的自然环境模拟功能，能模拟自然界的雨、雪、风、霜中的部分，无法模拟水面的环境，且其布局偏小型化，总体上无法满足现今水空两栖无人机对飞行环境日益增长的需求。更复杂的是风洞，风洞是模拟无人机飞行环境最常用、最有效的工具之一。风洞是一个结构复杂的系统，制作成本高昂，对建造的技术有很高的要求，不利于普遍推广。因此，急需设计一种功能齐全，成本相对低廉，易于推广使用的无人机极端环境模拟实验室，以克服现有技术的不足。
发明内容
本发明意在提供一种无人机极端环境模拟实验室，解决了目前水空两栖无人机无法实现不同介质模拟飞行的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种无人机极端环境模拟实验室，包括从左到右依次连接的动力段，稳定段、收缩段、实验段和极端环境模拟室，所述动力段内设置有压缩机，所述稳定段内依次设有蜂窝器和位于蜂窝器与收缩段之间的阻尼网，所述实验段上设有连接在极端环境模拟室正面的第一进气管道和连接在极端环境模拟室侧面的第二进气管道，所述极端环境模拟室上设有位于第一进气管道对侧第一出气管道和位于第二进气管道对侧的第二出气管道，所述极端环境模拟室内设有用于模拟各种极端天气环境的极端环境控制系统。
进一步的，所述极端环境模拟室的底部设有开口，所述极端环境模拟室的底部连接有顶部开口的水池和固定连接在水池上的支撑架，所述支撑架上滑动连接有活动板，所述活动板的顶部与极端环境模式室底部相抵触，所述活动板的面积大于极端环境模拟室底部的开口面积。
通过上述设置，可借助活动板实现极端环境模拟室与水池的连通与分隔，进而可模拟空中无人机飞行环境或者水空两栖无人机飞行环境。
进一步的，所述实验室还包括PLC控制系统，所述第一出气管道和第二出气管道上均安装有与PLC控制系统电连接的电磁阀。
通过上述设置，可借助电磁阀和PLC控制系统实现第一出气管道和第二出气管道的气流进行调节。
进一步的，所述极端环境控制系统包括降雨模拟系统和降雪模拟系统。
通过上述设置，可根据实验要求提供不同的实验环境，更加真实的模拟实际飞行状况。
与现有技术相比，本方案的有益效果：
1、本方案能够为更加全面、逼真地模拟自然界雨、雪、风、霜等极端环境，将自然环境的模拟从空中延伸为水空两栖；
2、相较于传统的风洞，本方案的造价成本低，选址灵活，设计制作可行性高，更有利于推广使用；
3、本方案为无人机创造了极具价值的无人机极端环境模拟实验室，解除了无人机飞行实验场所的限制，极大促进了无人机的相关研究工作。
附图说明
图1是本发明一种无人机极端环境模拟实验室的结构示意图；
图2是本实施例中极端环境模拟室和水池的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：动力段1、稳定段2、蜂窝器3、阻尼网4、收缩段5、第一进气管道6、第二进气管道7、第一出气管道8、第二出气管道9、极端环境模拟室10、支撑架11、活动板12、水池13。
实施例1
如附图1和图2所示：一种无人机极端环境模拟实验室，包括从左到右依次连接的动力段1，稳定段2、收缩段5、实验段、极端环境模拟室10和PLC控制系统，动力段1与稳定段2连接，稳定段2与收缩段5连接，收缩段5与实验段连接，实验段与极端环境模拟室10连通。动力段1内安装有压缩机，借助压缩机可产生稳定的吹风环境。稳定段2内依次设有蜂窝器3和位于蜂窝器3右侧的阻尼网4，利用蜂窝器3可降低气流紊流度，改善气流速度的分布，当气流通过阻尼网4后可降低气流轴向的湍流度。收缩段5的剖面形状为梯形，收缩段5左侧开口的正投影面积大于收缩段5右侧的开口的正投影面积，从而可借助收缩段5对气流进行加速处理，以保证气流速度满足实验要求。实验段上设有连接在极端环境模拟室10正面的第一进气管道6和连接在极端环境模拟室10侧面的第二进气管道7，极端环境模拟室10上设有位于第一进气管道6对侧第一出气管道8和位于第二进气管道7对侧的第二出气管道9，第一出气管和第二出气管的截面形状是梯形，可减小气流速度、减少能量损失。第一出气管道8和第二出气管道9上均安装有与PLC控制系统电连接的电磁阀。PLC控制系统采用市面上现有的产品即可。极端环境模拟室10内还设有降雨模拟系统和降雪模拟系统，上述的降雨模拟系统和降雪模拟系统均采用现有技术，其中降雨模拟系统可以采用湖南城市学院申请的一种自循环式室内人工降雨模拟装置的技术方案(其申请号为CN201620220181.3)，降雪模拟系统可以采用重庆哈丁环境试验技术股份有限公司申请的综合环境试验箱的降雪模拟系统的技术方案(其申请号为CN202021265965.0)。
极端环境模拟室10的底部设有开口，极端环境模拟室10的底部连接有顶部开口的水池13和固定连接在水池13上的支撑架11，支撑架11上滑动连接有活动板12，活动板12的顶部与极端环境模式室底部相抵触且活动板12的面积大于极端环境模拟室10底部的开口面积。
本方案的工作过程：
在进行实验时，动力段1内安装的压缩机为本实验提供稳定的气流，当气流经过稳定段2后依次经过蜂窝器3和阻尼网4，从而改善了流经稳定段2的气流的品质，气流在流经收缩段5后获得加速以达到实验的要求，最终气流通过第一进气管道6和第二进气管道7分别从极端环境模拟室10的正面、侧面进入极端环境模拟室10内，可为本实验提供正面、侧面吹风，为无人机的飞行实验提供一个逼真的气流环境，而PLC控制系统和电磁阀可实现气流进行调节。
降雨模拟系统可以为极端环境模拟室10内部模拟可控的降雨天气；降雪模拟系统可以为极端环境模拟室10内部模拟可控的降雪天气；其中，降雨模拟系统和降雪模拟系统的操作方法与现有技术中的操作方法相同。
当活动板12滑动至极端环境模拟室10底部开口正下方时可将其封闭，从而使得极端环境模拟室10与水池13分隔开来，此时可模拟空中飞行环境。当活动板12与极端环境模拟室10底部开口相分离时，此时极端环境模拟室10与水池13连通，由于水池13内注有清水，从而实现了水空两栖无人机飞行环境的模拟。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种无人机极端环境模拟实验室，其特征在于：包括从左到右依次连接的动力段，稳定段、收缩段、实验段和极端环境模拟室，所述动力段内设置有压缩机，所述稳定段内依次设有蜂窝器和位于蜂窝器与收缩段之间的阻尼网，所述实验段上设有连接在极端环境模拟室正面的第一进气管道和连接在极端环境模拟室侧面的第二进气管道，所述极端环境模拟室上设有位于第一进气管道对侧第一出气管道和位于第二进气管道对侧的第二出气管道，所述极端环境模拟室内设有用于模拟各种极端天气环境的极端环境控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种无人机极端环境模拟实验室，其特征在于：所述极端环境模拟室的底部设有开口，所述极端环境模拟室的底部连接有顶部开口的水池和固定连接在水池上的支撑架，所述支撑架上滑动连接有活动板，所述活动板的顶部与极端环境模式室底部相抵触，所述活动板的面积大于极端环境模拟室底部的开口面积。
3.根据权利要求1所述的一种无人机极端环境模拟实验室，其特征在于：所述实验室还包括PLC控制系统，所述第一出气管道和第二出气管道上均安装有与PLC控制系统电连接的电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种无人机极端环境模拟实验室，其特征在于：所述极端环境控制系统包括降雨模拟系统和降雪模拟系统。
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