CN114255630B - 悬吊结构及飞行模拟装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供的悬吊结构，通过铰接连接的第一支架、第二支架及第三支架，通过用第一作动筒改变第二支架的姿态、用第二作动筒改变第三支架的姿态，实现对舱体的姿态调整。进一步地，本申请中第一支架、第二支架及第三支架虽为串联，但是通过在第二支架上布置第一作动筒和第二作动筒，在竖直方向结构紧凑，为舱体下方留出足够空间用于模拟吊挂作业、索降作业。进一步地本申请提供的技术方案中回转盘模拟飞行器偏转方向，第二支架模拟飞行器滚动姿态，第三支架模拟飞行器俯仰姿态，控制方式与直升机实际控制方式接近且姿态变化直观，利于姿态控制。

Description

悬吊结构及飞行模拟装置

技术领域

本申请涉及飞行器姿态模拟的技术领域，具体地，涉及一种悬吊结构及飞行模拟装置。

背景技术

随着航空工业的高速发展,对飞行仿真模拟装备的需求愈发迫切，六自由度飞行模拟器以其安全性、经济性、可靠性、高逼真度等特点,已经成为飞行员训练和飞行器研发过程中不可缺少的试验仿真设备。已有的一类飞行模拟器是基于地载式六自由度运动平台设计，即由六支电动缸，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在地面基础上，借助六只电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度(α，β，γ，X，Y，Z)的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。

直升机是飞行器中重要的分类之一，其作业大量涉及到空地协同任务，直升机成员的训练及空地协同作业技术研究中需要飞行模拟器下方具有可操作空间，但是地载式六自由度运动平台由于其执行机构在下方支撑，不能满足直升机下方可操作空间的需求，难以开展空地协同的机组训练及相应研究。

申请公布号为CN111369862A的专利文献中公开了一种直升机训练系统，其中，在升降盘上分布过个定滑轮，钢索穿过所述定滑轮，通过收放所述钢索改变所述升降盘的姿态，这种调节方式通过钢索向上拉或向下放，钢索长度变化的过程延长了电机输出到姿态变化的反应时间，致使姿态变化反应速度慢，并且钢索收放容易缠绕造成故障，此外该技术方案中钢索的长度需要空间因为压缩了舱体下方的空间，不利于在模拟直升机救援时需要子啊舱体下方进行吊挂作业、索降作业。

发明内容

为解决上述问题之一，本申请提供了一种悬吊结构，解决现有技术中模拟飞行器姿态的机构的下方可操作空间受限，难以开展空地协同的机组训练的问题。

具体地，所述悬吊结构，包括：

第一支架，包含连接杆和框体，所述连接杆的上端与回转盘固定连接，所述连接杆的下端与所述框体连接；

第二支架，与所述第一支架铰接；

第一作动筒，若干所述第一作动筒的第一端相对第一轴线对称的铰接在所述第二支架上，所述第一作动筒的第二端铰接在所述第一支架上；

第二作动筒，若干所述第二作动筒的第一端相对第二轴线对称的铰接在所述第二支架上，所述第二作动筒的第二端铰接在所述第三支架上；

所述第三支架与舱体连接；

其中，所述竖直轴线、所述第一轴线和所述第二轴线互相垂直。

在一种实施方式中，所述悬吊结构，还包含：

基座，所述基座上连接所述回转盘，所述回转盘相对于所述基座绕竖直轴线回转；

所述基座的下表面安装第一齿轮；

所述回转盘与第二齿轮连接；

所述第一齿轮和第二齿轮啮合。

在一种实施方式中，所述基座上设置第一通孔，所述第一通孔的轴线与所述第一齿轮的中心轴线重合；

所述基座的上表面连接悬吊架，所述悬吊架安装在所述第一通孔的外围，

所述悬吊架上设置第一十字梁，所述第一十字梁的交点位于所述第一通孔的轴线上；

所述回转盘上设置第二通孔，所述第二通孔的轴线与所述第一通孔的轴线重合；

所述回转盘上设置第二十字梁，所述第二十字梁的交点位于所述第二通孔的轴线上；

所述第一十字梁与所述第二十字梁之间设置转筒，所述转筒与二者转动连接。

在一种实施方式中，所述第一十字梁上设置连接扣：

所述连接扣的一端与第一十字梁固定连接，

所述连接扣的另一端设置弯折部，所述弯折部的上表面与所述回转盘的下表面滑动或滚动连接。

在一种实施方式中，所述第二支架包含：

四棱柱，包含相对所述第一轴线对称设置的两个第一面和相对所述第二轴线对称设置的两个第二面，两个所述第一面和两个所述第二面上均设置有所述铰接座；

第一转轴，其轴线与所述第二轴线平行，所述第一转轴安装在所述第一面上；

第二转轴，其轴线与所述第一轴线平行，所述第二转轴安装在所述第二面上；

其中，所述第二支架通过其上设置的铰接座与所述第一作动筒和第二作动筒连接；所述第一转轴通过安装在所述第一支架上的轴承座与所述第一支架连接；所述第二转轴通过安装在所述第三支架上的轴承座与所述第三支架连接。

在一种实施方式中，所述第一支架的框体包含：

边框，所述边框通过连接爪与所述第一作动筒铰接；

内框，包含中心部和支部，所述中心部通过所述支部与所述边框连接，在所述中心部上安装用于与所述第二支架铰接的轴承座。

在一种实施方式中，所述第三支架包含：

上框，所述上框通过连接爪与所述第二作动筒铰接；

下框，所述下框与所述舱体连接。

在一种实施方式中，所述连接爪包含：

上部，其上表面与所述第一作动筒和所述第二作动筒铰接；

下部，设置若干指端，所述指端与所述第一支架和所述第三支架固接；

其中，所述上部和所述下部通过螺栓连接。

在一种实施方式中，所述第二支架的第一转轴设置在第二转轴的下方；

所述第三支架的上框位于所述第一支架的上方；

所述第三支架的下框位于所述第一支架的下方。

本申请还提供一种飞行模拟装置，包括以上所述的悬吊结构，还包含：

支撑体，所述支撑体上设置滑轨，所述滑轨上配置滑块，所述滑块与所述回转盘连接；

控制器，所述控制器控制带动所述回转盘转动的伺服电机、所述第一作动筒及所述第二作动筒的输出。本申请提供的悬吊结构，通过铰接连接的第一支架、第二支架及第三支架，通过用第一作动筒改变第二支架的姿态、用第二作动筒改变第三支架的姿态，实现对舱体的姿态调整。

进一步地，本申请中第一支架、第二支架及第三支架虽为串联，但是通过在第二支架上布置第一作动筒和第二作动筒，在竖直方向结构紧凑，为舱体下方留出足够空间用于模拟吊挂作业、索降作业。

进一步地本申请提供的技术方案中回转盘模拟飞行器偏转方向，第二支架模拟飞行器滚动姿态，第三支架模拟飞行器俯仰姿态，控制方式与直升机实际控制方式接近且姿态变化直观，利于姿态控制。

为了进一步清楚的阐述，本申请公开的实施例的各方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本申请公开的实施例的实践了解到。

附图说明

附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明创造，但并不构成对本发明创造的限制。

图1为本申请公开实施例一提供的悬吊结构的结构示意图；

图2为本申请公开实施例一提供的悬吊结构的另一视角的结构示意图；

图3为本申请公开实施例一提供的悬吊结构中基座和回转盘的结构示意图；

图4为本申请公开实施例一提供的悬吊结构中第二支架的结构示意图；

图5为本申请公开实施例一提供的悬吊结构的俯视视角的结构示意图；

图6为本申请公开实施例一提供的悬吊结构的包含舱体的结构示意图。

其中，图中标号表示为：

1-基座，101-悬吊架，102-第一齿轮，103-第一通孔，104-第一十字梁，105-转筒，106-第二十字梁，107-连接扣，1071-弯折部；2-连接爪；3-回转盘，301-电机，302-第二齿轮；4-第一支架，401-框体，4011-中心部，4012-支部，4013-边框，402-连接杆；5-第一作动筒；6-第二支架，6011-第一面，6012-第二面，602-第二转轴，603-第一转轴；7-第二作动筒；8-第三支架，801-上框，802-下框，803-中间杆；9-铰接座；10-轴承座；11-舱体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明创造的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明创造，并非用于限定本发明创造的范围。

实施例1

本实施例提供一种悬吊结构，能够满足由其悬吊的舱体的下方可操作空间大，满足开展空地协同的机组训练及相应研究的需求。

参照图1至图6，所述悬吊结构，包括：

基座1，基座1上连接回转盘3，回转盘3相对于基座1绕竖直轴线回转；基座1和回转盘3之间可以通过轴承连接，其中一种方式是基座1上设置轴承座，回转盘3上设置轴，基座1上设置的轴承座与回转盘3上设置的轴通过轴承连接。

第一支架4，包含连接杆402和框体401，连接杆402的上端与回转盘3固定连接，连接杆402的下端与框体401连接。

第二支架6，与第一支架4铰接；

第一作动筒5，两个第一作动筒5的第一端相对第一轴线对称的铰接在第二支架6上，第一作动筒5的第二端铰接在第一支架4上；

第二作动筒7，两个第二作动筒7的第一端相对第二轴线对称的铰接在第二支架上6，第二作动筒7的第二端铰接在第三支架8上；

第一作动筒5和第二作动筒7可以是输出直线位移的气缸或液压缸，气缸或液压缸的缸体、输出杆体为所述第一端或第二端。

第三支架8与舱体11连接；

其中，所述竖直轴线、所述第一轴线和所述第二轴线互相垂直，优选地所述竖直轴线、所述第一轴线和所述第二轴线的方向遵循构成笛卡尔坐标系中的三个轴向的关系。

上述实施方式中，回转盘3可绕竖直轴线回转，改变两个第一作动筒5输出的直线位移能够改变第二支架6绕第一轴线回转的角度，改变两个第二作动筒7输出的直线位移能够改变改变第三支架8绕第二轴线回转的角度，实现对舱体11的姿态调整。

在本实施方式中回转盘3模拟飞行器偏转方向，第二支架6模拟飞行器滚动姿态，第三支架8模拟飞行器俯仰姿态，控制方式与直升机实际控制方式接近且姿态变化直观，利于姿态控制。

本实施方式中铰接连接的第一支架4、第二支架6及第三支架8虽为串联，但是通过在第二支架6上布置第一作动筒5和第二作动筒7，在竖直方向实现结构紧凑，为舱体11的下方留出足够空间用于模拟吊挂作业、索降作业。

本申请进一步提供一种回转盘3绕竖直轴线回转的动力传动结构的实施方式：

参照图1至图3，基座1的上表面连接悬吊架101，悬吊架101可以用于与控制整个所述悬吊结构位置的结构连接，基座1的下表面安装第一齿轮102；

回转盘3的下表面安装电机301，电机301的输出轴向上穿过回转盘3与第二齿轮302连接；

第一齿轮102和第二齿轮302啮合，本实施方式中二者均为外齿轮，第二齿轮302的直径小于第二齿轮102，二者之间的啮合传动比是电机301输出轴与回转盘3之间的减速结构的组成部分之一。

通过电机301输出轴的旋转带动第二齿轮302，第二齿轮302在固定不动的第一齿轮102上滚动，即第二齿轮302绕竖直轴线回转，从而带动回转盘3绕数值轴线回转。

进一步地，本申请提供一种基座1与回转盘3之间的连接结构的实施方式：

继续参照图1至图3，基座1上设置第一通孔103，第一通孔103的轴线与第一齿轮102的中心轴线重合，第一齿轮102的齿根设置在第一通孔103的外围、与基座1固定；

悬吊架101上设置第一十字梁104，第一十字梁104的端部安装在所述悬吊支架101上，第一十字梁101的交点位于第一通孔103的轴线上；

回转盘3上设置第二通孔，所述第二通孔的轴线与第一通孔103的轴线重合；

回转盘3的下表面设置第二十字梁106，第二十字梁106的端部安装在回转盘3上，第二十字梁106的交点位于所述第二通孔的轴线上；

第一十字梁101与第二十字梁105之间设置转筒105，转筒105与第一十字梁101、第二十字梁105均为转动连接，转筒105实现基座1对将与第二十字梁105连接的回转盘3在竖直方向的支撑，并且不去限制回转盘3绕竖直轴线的转动。

进一步地，本申请提供加强基座1对回转盘3在竖直方向的支撑强度的实施方式：

参照图1至图3，第一十字梁101上设置连接扣107；

连接扣107的上端与第一十字梁101固定连接，

连接扣107的下端设置弯折部1071，弯折部1071的上表面与回转盘3的下表面滑动或滚动连接。具体地，可以在回转盘3的下表面上设置一圈环装的弧形底的凹槽，在弯折部1071上安装高强度、表面粗糙度小的圆珠，所述凹槽的底的弧线与所述圆珠的外径一致，所述圆珠在所述凹槽中滚动。

本申请还提供第二支架6的实施方式：

参照图4，第二支架6包含：

四棱柱，包含相对所述第一轴线对称设置的两个第一面6011和相对所述第二轴线对称设置的两个第二面6012，两个所述第一面6011和两个所述第二面6012上均设置有铰接座9,本实施方式中4个铰接座9在所述四棱柱上的高度相同；

第一转轴603，其轴线与所述第二轴线平行，两个第一转轴603分别安装在两个第一面6011上；

第二转轴602，其轴线与所述第一轴线平行，两个第二转轴602分别安装在两个第二面6012上；

其中，第二支架6通过其上设置的铰接座9与第一作动筒5和第二作动筒7实现铰接；第一转轴603通过安装在第一支架4上的轴承座与第一支架4连接；第二转轴602通过安装在第三支架8上的轴承座10与所述第三支架8连接。

本实施方式中通过将铰接座9均设置第二支架6的上部，第一转轴603和第二转轴602均设置在第二支架6的下部，控制第二支架6的长度，即控制了铰接座9和轴承座10的距离，实现第一支架4、第二支架6和第三支架8三者在竖直方向的紧凑布局。本实施方式中4个铰接座9在所述四棱柱上的高度相同，进一步提高竖直方向布局的紧凑程度。

进一步地，本申请提供一种第一支架4的结构的实施方式：

参照图1，第一支架4的框体401包含：

边框4013，边框4013通过连接爪与第一作动筒5铰接；

内框，包含中心部4011和4个支部4012，中心部4011通过4个支部4012与边框4013连接，在中心部4011上安装用于与第二支架6铰接的轴承座；

连接杆402连接在支部4012上。

在本实施方式中，第一支架4的框体401包含中心部4011和相对于中心部4011中心对称布置的支部4012，支部4012上连接与回转盘3连接的连接杆402，同时通过支部4012起到加强结构强度的作用。第二支架6铰接在中心部4011，中心部4011位于框体401的中心，对称布置的第一作动筒5对第二支架6的姿态控制计算过程更加简单。

进一步地，本申请提供一种第三支架8的结构的实施方式：

第三支架8包含：

上框801，上框801通过连接爪与第二作动筒7铰接；

下框802，下框802与舱体11连接；

中间杆803，用于连接上框801和下框802。

第三支架8包含上框801和下框802，上框801可以位于第一支架4的框体401的上方，方便与第二支架6通过第二作动筒7连接；下框可以位于第一支架4的框体401的下方，方便与舱体11连接，使得整个悬吊结构的结构更紧凑。

进一步地，本申请提供一种连接爪2的结构的实施方式：

连接爪2包含：

上部，其上表面通过设置铰接座与所述第一作动筒和所述第二作动筒铰接；

下部，设置若干指端，所述指端与所述第一支架和所述第三支架固接；

其中，所述上部和所述下部通过螺栓连接。

将所述连接爪2分为上下两部，所述下部可以在加工制作的过程中直接焊接或铆接在所述第一支架和所述第三支架上，所述上部用于与所述第一作动筒和所述第二作动筒铰接，上部与下部通过螺栓连接，上部的位置相对于下部可调，方便安装。

作为优选的实施方式，第二支架6的第一转轴603设置在第二转轴602的下方；

第三支架8的上框801位于第一支架4的上方；

第三支架8的下框802位于第一支架4的下方。

通过上述布置，第一支架4、第二支架6及第三支架8之间互相穿插，布局紧凑，为舱体的下方提供足够大的操作空间，满足开展空地协同的机组训练及相应研究的需求。

实施例2

本申请提供一种飞行模拟装置的实施方式，包括上述的悬吊结构，以及

支撑体，所述支撑体上设置滑轨，所述滑轨上配置滑块，所述滑块与所述回转盘连接；所述支撑体可以是金属框架、水泥框架、钢缆等固定物体，通过支撑体从所述悬吊结构的基座上方连接，实现悬吊结构的整体悬吊。

控制器，所述控制器控制带动所述回转盘转动的伺服电机、所述第一作动筒及所述第二作动筒的输出。通过控制器控制所述舱体的偏转角度、俯仰角度以及翻滚角度。

本实施例提供的飞行模拟装置具备所述悬吊结构的所有优势，不再赘述。

在本申请描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术方案的限制。

在本技术方案中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术方案的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.悬吊结构，其特征在于，包括：

第一支架，包含连接杆和框体，所述连接杆的上端与回转盘固定连接，所述连接杆的下端与所述框体连接；

第二支架，与所述第一支架铰接；

第一作动筒，若干所述第一作动筒的第一端相对第一轴线对称的铰接在所述第二支架上，所述第一作动筒的第二端铰接在所述第一支架上；

第二作动筒，若干所述第二作动筒的第一端相对第二轴线对称的铰接在所述第二支架上，所述第二作动筒的第二端铰接在第三支架上；

所述第三支架与舱体连接；

其中，所述回转盘绕竖直轴线回转；所述竖直轴线、所述第一轴线和所述第二轴线互相垂直；

所述第二支架包含：

四棱柱，包含相对所述第一轴线对称设置的两个第一面和相对所述第二轴线对称设置的两个第二面，两个所述第一面和两个所述第二面上均设置有铰接座；

第一转轴，其轴线与所述第二轴线平行，所述第一转轴安装在所述第一面上；

第二转轴，其轴线与所述第一轴线平行，所述第二转轴安装在所述第二面上；

其中，所述第二支架通过其上设置的铰接座与所述第一作动筒和第二作动筒连接；所述第一转轴通过安装在所述第一支架上的轴承座与所述第一支架连接；所述第二转轴通过安装在所述第三支架上的轴承座与所述第三支架连接；

所述第一支架的框体包含：

边框，所述边框通过连接爪与所述第一作动筒铰接；

内框，包含中心部和支部，所述中心部通过所述支部与所述边框连接，在所述中心部上安装用于与所述第二支架铰接的轴承座；

所述第三支架包含：

上框，所述上框通过连接爪与所述第二作动筒铰接；

下框，所述下框与所述舱体连接；

还包含：

基座，所述基座上连接所述回转盘，所述回转盘相对于所述基座绕竖直轴线回转；

所述基座的下表面安装第一齿轮；

所述回转盘与第二齿轮连接；

所述第一齿轮和第二齿轮啮合；

所述基座上设置第一通孔，所述第一通孔的轴线与所述第一齿轮的中心轴线重合；

所述基座的上表面连接悬吊架，所述悬吊架安装在所述第一通孔的外围，

所述悬吊架上设置第一十字梁，所述第一十字梁的交点位于所述第一通孔的轴线上；

所述回转盘上设置第二通孔，所述第二通孔的轴线与所述第一通孔的轴线重合；

所述回转盘上设置第二十字梁，所述第二十字梁的交点位于所述第二通孔的轴线上；

所述第一十字梁与所述第二十字梁之间设置转筒，所述转筒与二者转动连接；

所述第一十字梁上设置连接扣：

所述连接扣的一端与第一十字梁固定连接，

所述连接扣的另一端设置弯折部，所述弯折部的上表面与所述回转盘的下表面滑动或滚动连接；

所述第二支架的第一转轴设置在第二转轴的下方；

所述第三支架的上框位于所述第一支架的上方；

所述第三支架的下框位于所述第一支架的下方。

2.根据权利要求1所述的悬吊结构，其特征在于，所述连接爪包含：

上部，其上表面与所述第一作动筒和所述第二作动筒铰接；

下部，设置若干指端，所述指端与所述第一支架和所述第三支架固接；

其中，所述上部和所述下部通过螺栓连接。

3.飞行模拟装置，其特征在于，包括如权利要求1-2任一项所述的悬吊结构，还包含：

支撑体，所述支撑体上设置滑轨，所述滑轨上配置滑块，所述滑块与所述回转盘连接；

控制器，所述控制器控制带动所述回转盘转动的伺服电机、所述第一作动筒及所述第二作动筒的输出。