CN206097572U - 三轴全向飞行模拟器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种三轴全向飞行模拟器，该模拟器包括旋转座舱，环形框架、U形支架、六角形底座、横滚传动组件、俯仰传动组件和航向传动组件；通过横滚传动组件驱动旋转座舱在环形框架里旋转可以实现模拟横滚飞行，通过俯仰传动组件驱动环形框架在U形支架上旋转可以实现模拟俯仰飞行，通过航向传动组件驱动U形支架旋转可以实现模拟飞行航向变化。本实用新型采用了X\Y\Z三轴360度旋转构型，能准确模拟飞机座舱的飞行姿态，给飞行员或体验者带来震撼的逼真或超现实体验，可以显著提高航空、航天飞行器驾驶员的训练效果和水平，同时在科普体验和娱乐仿真方面也具有重要意义和广泛的市场需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空、航天训练及科普体验、娱乐仿真领域的飞行仿真技术领域，尤其涉及一种三轴全向飞行模拟器。
背景技术
目前国内外对飞行员、航天员以及特种操作人员的训练方式和器材多种多样，尤其在飞行员的训练和训练装备上已形成规范的国际和国内的标准。但已有的训练方法和训练装备均不能完全满足对飞行员或驾驶员在身体、体能、心理以及敏捷性上的训练，尤其在战斗条件下的快速应战能力及作战技巧等的训练较为欠缺。
现行标准的飞行模拟器强调了对飞行器的驾驶训练，但在空空、空地对抗等的训练上还不能完全覆盖。比如在飞行器做快速筋斗等各种特技动作时对飞行员的身体、体能、心理及敏捷性等素质不能很好的训练。这取决于普通飞行模拟器虽能实现六自由度模拟动感却不能全向无限提供动作和载荷。一些特殊模拟器虽然理论上能达到全向无限提供动作和载荷，但其成本巨大，设备造价极其高昂，难以普及和装备，更不可能推广到科普体验和娱乐领域。另一方面，已有一类训练器也能通过旋转等动作实现对动作和载荷的模拟从而达到一定程度上对飞行员体能等的训练，但其旋转稳定性差，载荷能力较小，不能和飞行仿真软件、飞行控制技术等相结合，故训练效果一般。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种采用巧妙的模块化结构设计，采用环形框架结构支撑旋转座舱实现横滚动作，采用U形支架实现旋转座舱的俯仰动作，采用六角形底座，支撑U形支架，实现旋转座舱的航向动作。结合机电自动控制技术、视景技术、和飞行仿真计算机可以实现对三轴旋转的飞行动作和载荷的仿真,操纵驾驶响应迅速，精度高；仿真度高，动感强。适用于对各种飞行器的飞行仿真，能满足对飞行员或驾驶员在身体、体能、心理以及敏捷性等素质上的训练的三轴全向飞行模拟器。
本实用新型的技术方案是，一种三轴全向飞行模拟器，该模拟器包括旋转座舱、环形框架、U形支架、六角形底座、横滚传动组件、俯仰传动组件和航向传动组件；
其中，所述视景显示系统和声音系统设置在所述旋转座舱内部，所述旋转座舱安装在座舱框架上，所述环形框架套接在所述旋转座舱外侧，所述环形框架通过连接轴与所述U形支架的端部铰接，所述俯仰传动组件安装在所述U形支架的端部，用于驱动所述环形框架完成俯仰动作，所述U形支架通过航向传动组件设置在所述六角形底座的端面的中心位置，所述横滚传动组件安装在所述座舱框架上，用于驱动所述旋转座舱沿着所述环形框架做翻滚动作，所述横滚传动组件、俯仰传动组件和航向传动组件均通过各自相对应的一套电滑环与飞行仿真计算机控制连接。
进一步，所述横滚传动组件和俯仰传动组件结构相同，包括依次连接驱动电机、主轴、一对链轮和实现所述一对链轮的传动连接的链条，所述驱动电机通过一套电滑环与飞行仿真计算机控制连接。
进一步，所述航向传动组件包括依次连接航向传动电机、主轴、齿轮和环形齿盘，所述环形齿盘设置在所述六角形底座上，所述齿轮安装在所述U形支架的底部，所述齿轮与所述环形齿盘啮合，所述航向传动电机通过主轴与齿轮传动齿轮连接，所述航向传动电机驱动所述齿轮沿着所述环形齿盘转动，所述航向传动电机通过一套电滑环与飞行仿真计算机控制连接。
进一步，所述旋转座舱由外壳和设置在所述外壳内的飞行仿真计算机、显示器、脚蹬、驾驶杆、油门、座椅、安全带、音响组成，所述飞行仿真计算机与所述显示器、脚蹬、驾驶杆、油门、音响电连接。
本实用新型的有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型能实现横滚、俯仰、航向三个通道的连续多圈旋转动作，可以模拟飞行器的横滚、俯仰、航向三个通道的动作和载荷以及这三个自由度的复合动作和载荷；
采用环形支架支撑旋转座舱，提高了旋转座舱横滚方向运行时的稳定性；
采用U形支架，为环形支架提供安装界面，实现旋转座舱的俯仰方向旋转，提高了旋转座舱在实现横滚和俯仰运动时运行的稳定性，提高了旋转座舱的承载能力；
采用六角形底座，为旋转座舱的航向方向提供支撑，六角形底座外形美观，支撑稳定；
采用高性能机电控制系统，运动响应迅速，精度高；
能实现视景、声音的仿真，效果逼真，飞行员的沉浸感强，训练效果好；
驾驶杆、油门、脚蹬等操纵部件与仿真对象飞行器一致或可换装通用部件，操纵品质优秀，仿真度高，训练效果好；
横滚、俯仰、航向三个通道的运动载荷接近仿真对象飞行器，仿真度高，还具有大训练量或增强动感的调效模式，最大程度的满足对飞行员或驾驶员在身体、体能、心理以及敏捷性等素质上的训练；
外观造型美观，采用巧妙的模块化结构设计，外形尺寸小，整体安装方便快捷，为飞行模拟器的搬迁提供了极大便利。
附图说明
图1为本实用新型三轴全向飞行模拟器的整体结构示意图。
图2为本实用新型的旋转座舱的结构示意图。
图3为本实用新型的航向传动组件的结构示意图。
图4为本实用新型的旋转座舱内部结构示意图。
图中：
1.旋转座舱、2.环形框架、4.U形支架、5.六角形底座、6.飞行仿真计算机、7.横滚传动组件、8.俯仰传动组件、9.航向传动组件、9-1.电机、9-2.主轴、9-3.齿轮、9-4.环形齿盘10.电滑环、11显示器、12脚蹬、13驾驶杆、14油门、15座椅、16安全带、17音响、18外壳、19座舱框架。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例并配合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1-4所示，本实用新型三轴全向飞行模拟器，该模拟器包括旋转座舱1、环形框架2、U形支架4、六角形底座5、横滚传动组件7、俯仰传动组件8和航向传动组件9；
其中，旋转座舱1提供了人在环路的人机界面，由显示器11、脚蹬12、驾驶杆13、油门14、座椅15、安全带16、音响17、外壳18、座舱框架19构成，这些组成部件均安装在座舱框架19上；显示器11接收飞行仿真计算机数据并显示视景画面、座舱信息、飞行数据等；脚蹬12、驾驶杆13和油门14是飞行员或驾驶员的操纵组件，它们均和飞行计算机相连，向飞行计算机发出控制指令，飞行员或驾驶员根据显示器显示的信息操纵这些部件以参与到系统闭环中来，从而进行模拟驾驶和训练。座椅15提供了飞行员或驾驶员的座位，通过安全带16将飞行员或驾驶员固定在座椅上以保证飞行过程中的人员安全，安全带的开合和系统具有逻辑关系，保证安全带在系合状态下才能进行飞行训练；音响17和飞行计算机相连，提供仿真飞行器的各种声音以及外场环境、战场环境的声音，使系统模拟更加逼真，更具沉浸感，效果更好；外壳18是旋转座舱的外壳，它固定在座舱框架19上，起保护乘员和装饰的作用；座舱框架19由钢型材焊接而成，是旋转座舱所有其他部件的安装基准所述旋转座舱1安装在座舱框架19上，所述环形框架2套接在所述旋转座舱1外侧，所述环形框架2通过连接轴与所述U形支架4的端部铰接，所述俯仰传动组件8安装在所述U形支架4的端部，用于驱动所述环形框架2完成俯仰动作，所述U形支架4通过航向传动组件9设置在所述六角形底座5的端面的中心位置，所述横滚传动组件7安装在所述座舱框架19上，用于驱动所述旋转座舱1沿着所述环形框架2做翻滚动作，所述横滚传动组件7、俯仰传动组件8和航向传动组件9均通过各自相对应的一套电滑环10与飞行仿真计算机6控制连接。
所述横滚传动组件7和俯仰传动组件8结构相同，包括依次连接驱动电机、主轴、一对链轮和实现所述一对链轮的传动连接的链条，所述驱动电机通过一套电滑环10与飞行仿真计算机6控制连接。
所述航向传动组件9包括依次连接航向传动电机9-1、主轴9-2、齿轮9-3和环形齿盘9-4，所述环形齿盘9-4设置在所述六角形底座5上，所述齿轮9-3安装在所述U形支架4的底部，所述齿轮9-3与所述环形齿盘9-4啮合，所述航向传动电机9-1通过主轴9-2与齿轮9-3传动齿轮连接，所述航向传动电机9-1驱动所述齿轮9-3沿着所述环形齿盘转动，所述航向传动电机9-1通过一套电滑环10与飞行仿真计算机6控制连接。
本实用新型通过飞行仿真计算机6控制横滚传动组件7、俯仰传动组件8和航向传动组件9能实现横滚、俯仰、航向三个通道的连续多圈旋转动作，可以模拟飞行器的横滚、俯仰、航向三个通道的动作和载荷以及这三个自由度的复合动作和载荷；
能实现接近仿真对象飞行器的横滚、俯仰、航向三个通道的运动载荷，还具有大训练量或增强动感的调效模式，最大程度的满足对飞行员或驾驶员在身体、体能、心理以及敏捷性等素质上的训练；
能实现视景、声音的仿真；
作为通用平台，通过换装仿真飞行软件包更改仿真对象飞行器，适用于对各种飞行器的飞行仿真；
作为通用平台，可安装通用游戏飞行软件以实现科普体验或娱乐仿真的功能。
主要性能指标
虽然本实用新型己以较佳实例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的内容为准。任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的各种变化或等同替换，都应当属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种三轴全向飞行模拟器，其特征在于，该模拟器包括旋转座舱（1）、环形框架（2）、U形支架（4）、六角形底座（5）、横滚传动组件（7）、俯仰传动组件（8）和航向传动组件（9）；
其中，所述旋转座舱（1）内部设置视景显示系统和声音系统，所述旋转座舱（1）安装在座舱框架（19）上，所述环形框架（2）套接在所述旋转座舱（1）外侧，所述环形框架（2）通过连接轴与所述U形支架（4）的端部铰接，所述俯仰传动组件（8）安装在所述U形支架（4）的端部，用于驱动所述环形框架（2）完成俯仰动作，所述U形支架（4）通过航向传动组件（9）设置在所述六角形底座（5）的端面的中心位置，所述横滚传动组件（7）安装在所述座舱框架（19）上，用于驱动所述旋转座舱（1）沿着所述环形框架（2）做翻滚动作，所述横滚传动组件（7）、俯仰传动组件（8）和航向传动组件（9）均通过各自相对应的一套电滑环（10）与飞行仿真计算机（6）控制连接。
2.根据权利要求1所述的三轴全向飞行模拟器，其特征在于，所述横滚传动组件（7）和俯仰传动组件（8）结构相同，包括依次连接驱动电机、主轴、一对链轮和实现所述一对链轮的传动连接的链条，所述驱动电机通过一套电滑环（10）与飞行仿真计算机（6）控制连接。
3.根据权利要求1所述的三轴全向飞行模拟器，其特征在于，所述航向传动组件（9）包括依次连接航向传动电机（9-1）、主轴（9-2）、齿轮（9-3）和环形齿盘（9-4），所述环形齿盘（9-4）设置在所述六角形底座（5）上，所述齿轮（9-3）安装在所述U形支架（4）的底部，所述齿轮（9-3）与所述环形齿盘（9-4）啮合，所述航向传动电机（9-1）通过主轴（9-2）与齿轮（9-3）传动齿轮连接，所述航向传动电机（9-1）驱动所述齿轮（9-3）沿着所述环形齿盘转动，所述航向传动电机（9-1）通过一套电滑环（10）与飞行仿真计算机（6）控制连接。
4.根据权利要求1所述的三轴全向飞行模拟器，其特征在于，所述旋转座舱（1）由外壳（18）和设置在所述外壳（18）内的飞行仿真计算机（6）、显示器（11）、脚蹬（12）、驾驶杆（13）、油门（14）、座椅（15）、安全带（16）、音响（17）组成，所述飞行仿真计算机（6）与所述显示器（11）、脚蹬（12）、驾驶杆（13）、油门（14）、音响（17）电连接。
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