CN213323763U - 一种轨载气动试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行器气动试验技术领域，公开了一种轨载气动试验装置，包括设置于轨道上的车体，车体设置有供车体移动的动力牵引系统，车体上安装有多自由度机械臂；多自由度机械臂的远端安装有飞行器模型，车体内搭载有试验测控系统。本实用新型通过动力牵引系统牵引车体在轨道上以一定的速度水平运行产生试验所需的稳定气流；多自由度机械臂支撑飞行器模型，并模拟模型的姿态参数；通过试验测控系统实现气动试验的流程控制和气动参数信号的测量及采集，充分利用已有的高速列车、电气机车以及涡喷发动机技术，技术成熟度高，研制和运行成本较同类型的风洞试验装置的成本低，且该试验装置可在露天条件下运行，取得更加贴近自然气象条件的流场。

Description

一种轨载气动试验装置

技术领域

本实用新型涉及飞行器气动试验技术领域，具体涉及一种轨载气动试验装置。

背景技术

气动试验是飞行器研制工作中一个不可缺少的组成部分，因此开展气动试验的设备是飞行器设计和研制必备的重要基础设备。目前旋翼无人机、低速固定翼无人机以及倾转翼无人机等低速飞行器已经成为民用、军用领域研究的热点，但是针对这一类飞行器开展气动试验的设备却存在明显的缺口。一般利用风洞开展飞行器气动试验，但目前针对旋翼无人机这类低速飞行器气动试验专的用风洞数量较少，而且风洞设备建设及运行成本都比较高，大大限制了前述飞行器的研制。因此针对低速飞行器气动试验的建造和运行成本较低的试验装置有很大的市场前景。

旋翼无人机、低速固定翼无人机以及倾转翼无人机等这一类飞行器飞行速度在100m/s以下，且对气流流场均匀性要求不高，反而需要更接近自然气象条件下的气流开展试验。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型提供一种轨载气动试验装置，通过动力牵引系统牵引车体在轨道上以一定的速度水平运行产生试验所需的稳定气流；通过多自由度机械臂支撑飞行器模型，并模拟模型的姿态参数；通过试验测控系统实现气动试验的流程控制和气动参数信号的测量及采集，充分利用已有的高速列车、电气机车以及涡喷发动机技术，技术成熟度高，研制和运行成本较同类型的风洞试验装置的成本低，且该试验装置可在露天条件下运行，取得更加贴近自然气象条件的流场。

为实现上述技术效果，本实用新型采用的技术方案是：

一种轨载气动试验装置，包括设置于轨道上的车体，所述车体设置有供车体移动的动力牵引系统，所述车体上安装有多自由度机械臂；所述多自由度机械臂的远端安装有飞行器模型，所述车体内搭载有用于实现飞行器模型气动试验的流程控制和气动参数信号的测量及采集的试验测控系统。

进一步地，多自由度机械臂与所述车体之间设置有防震隔离机构。

进一步地，车体上与机械臂及飞行器模型对应的位置设置有气流整流及阻尼机构。

进一步地，车体还包括车轮组、车身、传动机构、转向机构以及刹车设备组成。

进一步地，动力牵引系统为电力牵引系统，主要由牵引控制系统、受电弓支撑杆、受电弓、轨道配套架空接触网及电机组成。

进一步地，动力牵引系统为涡喷动力系统，主要由涡喷发动机和推力控制系统组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)与复杂的风洞相比，本实用新型通过车体的水平运动产生气流开展试验，车体的的建造和运行成本较低，有利于试验的开展。

2)本实用新型提供两种牵引形式，适应客户不同的需求。采用电力牵引时，可充分利用现有的民用电力机车牵引技术，技术难度小，成本低；采用涡喷发动机推动时，可获得更大的加速度，减少试验装置运行的距离。

3)飞行器模型姿态控制采用多自由度机械臂技术，技术成熟度高且易获取，相比风洞内运行的负载的模型姿态控制设备，实现的技术难度小、成本低。

4)本实用新型可适应民用轨道的设计标准，只需对废弃的铁路进行简单升级而形成专用的试验轨道，试验条件相对容易获得，同时试验设备没有气象条件的限制，在室外运行可获得更接近实际情况的试验数据。

附图说明

图1为实施例1中动力牵引系统为电力牵引系统的轨载气动试验装置结构示意图；

图2为实施例1中动力牵引系统为涡喷动力系统的轨载气动试验装置结构示意图；

其中，1、车体；2、多自由度机械臂；3、飞行器模型；4、试验测控系统；5、防震隔离机构；6、气流整流及阻尼机构；7、车轮组；8、电机；9、牵引控制系统；10、受电弓支撑杆；11、受电弓；12、轨道配套架空接触网；13、涡喷发动机；14、推力控制系统。

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，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

参见图1，一种轨载气动试验装置，包括设置于轨道上的车体1，所述车体1设置有供车体1移动的动力牵引系统，所述车体1上安装有多自由度机械臂2；所述多自由度机械臂2的远端安装有飞行器模型3，所述车体1内搭载有用于实现飞行器模型3气动试验的流程控制和气动参数信号的测量及采集的试验测控系统4。

在本实施例中，车体1位于轨道上，通过动力牵引系统牵引车体1在轨道上以一定的速度水平运行产生试验所需的稳定气流，通过多自由度机械臂2支撑飞行器模型3，模拟飞行器模型3的姿态参数，通过试验测控系统4实现气动试验的流程控制和气动参数信号的测量及采集，实现对安装于多自由度机械臂2远端的飞行器模型3进行气动试验。试验测控系统4主要置于车体1内，不受外部自然环境的限制，可在多种气象条件下运行。本实施例中以四自由度机械臂为例，通过四自由度机械臂实现俯仰角、侧滑角以及滚转角等多个模型姿态参数的调节。在实施的过程中，可根据实际需求的不同，增加或减少机械臂自由度的数量，以模拟不同的模型姿态参数。

本实施例对100m/s以下低速飞行器气动试验效果较好，实施例中的飞行器模型3为试验模型，模型尺寸可根据实际情况选取合适值。一般较小的飞行器可采用全尺寸模型，过大的模型则需要采用缩比模型。本实用新型在民用铁轨上运行，当飞行器尺寸在2m(高)×4m(宽)×8m(长)以内的可采用全尺寸模型，超过此范围时需采用缩比模型。

本实施例中，车体1还包括车轮组7、车身、传动机构、转向机构以及刹车设备组成。车体1可利用现有的高速列车或电气机车改装而成。多自由度机械臂2与所述车体1之间设置有防震隔离机构5，防震隔离机构5为阻尼器，可以通过防震隔离机构5，减缓车体1和多自由度机械臂2之间的震动传递，保证飞行器模型3气动试验测量结果的更加准确。车体1上与机械臂及飞行器模型3对应的位置设置有气流整流及阻尼机构6，气流整流及阻尼机构6位于飞行器来流方向的前端；车体1运行过程中，气流经气流整流及阻尼机构6整流并调节来流的湍流度、均匀度等参数，使气流参数符合试验的需求。

本实施例中的动力牵引系统为电力牵引系统，主要由牵引控制系统9、受电弓支撑杆10、受电弓11、轨道配套架空接触网12及电机8组成。电力牵引系统通过受电弓支撑杆10和受电弓11从轨道配套架空接触网12上获取电力，并转为适合驱动车体1动力设备的电源；牵引系统控制系统通过控制电机8的电气参数调节试验装置整体运行速度。

实施例2

参见图2，一种轨载气动试验装置，包括设置于轨道上的车体1，所述车体1设置有供车体1移动的动力牵引系统，所述车体1上安装有多自由度机械臂2；所述多自由度机械臂2的远端安装有飞行器模型3，所述车体1内搭载有用于实现飞行器模型3气动试验的流程控制和气动参数信号的测量及采集的试验测控系统4。

本实施例中的动力牵引系统为涡喷动力系统，主要由涡喷发动机13和推力控制系统14组成，涡喷动力系统通过推力控制系统14控制涡喷发动机13的推力，实现车体11的速度控制。

本实施例中的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。

如上即为本实用新型的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种轨载气动试验装置，其特征在于：包括设置于轨道上的车体(1)，所述车体(1)设置有供车体(1)移动的动力牵引系统，所述车体(1)上安装有多自由度机械臂(2)；所述多自由度机械臂(2)的远端安装有飞行器模型(3)，所述车体(1)内搭载有用于实现飞行器模型(3)气动试验的流程控制和气动参数信号的测量及采集的试验测控系统(4)。

2.根据权利要求1所述的一种轨载气动试验装置，其特征在于：所述多自由度机械臂(2)与所述车体(1)之间设置有防震隔离机构(5)。

3.根据权利要求1所述的一种轨载气动试验装置，其特征在于：所述车体(1)上与机械臂及飞行器模型(3)对应的位置设置有气流整流及阻尼机构(6)。

4.根据权利要求1所述的一种轨载气动试验装置，其特征在于：所述车体(1)还包括车轮组(7)、车身、传动机构、转向机构以及刹车设备。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种轨载气动试验装置，其特征在于：所述动力牵引系统为电力牵引系统，主要由牵引控制系统(9)、受电弓支撑杆(10)、受电弓(11)、轨道配套架空接触网(12)及电机(8)组成。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种轨载气动试验装置，其特征在于：所述动力牵引系统为涡喷动力系统，主要由涡喷发动机(13)和推力控制系统(14)组成。

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