CN112179634A - 一种基于无人发射车的水上迫降试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出基于无人发射车的水上迫降试验装置，所述试验装置包括轨道(3)、发射车(2)、固定安装结构(7)、升降调节单元、模型连接机构(9)、两个前连接杆(10)和后连接杆(11)。该新型试验装置及方法首次解决了大速度、斜波、侧风及带侧滑角的试验研究技术问题，进一步提升了水上迫降试验能力。
Description
技术领域
本发明属于固定翼飞机水上迫降试验领域，具体涉及一种基于无人发射车的水上迫降试验装置及方法，主要用于开展基于无人发射车的水上迫降试验。
背景技术
由于我国海岸线比较长，对于我国在研的大型民用飞机来说，跨海飞行是其必备的能力，进行水上迫降的适航申请是不可避免的。根据中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航标准CCAR25中§25.801水上迫降条例规定的适航审定内容，所申请水上迫降的飞机都必须符合该条例的要求。其中(C)条例要求“必须通过模型试验，或与已知其中水上迫降特性的构形相似的飞机进行比较，来检查飞机在水上迫降时极可能的运动和状态”。在我国，大型民用飞机的研制发展才刚刚起步，在水上迫降领域还是一片空白，只有通过相应的模型试验来描述飞机在水上迫降时的运动和状态，为飞机的机体结构设计及水上迫降操作程序提供相关依据，为迫降后的飞机设定的逃生时间提供依据。
从提高民用飞机的安全可靠性、降低水上迫降后的风险、保证全体乘员的安全撤离、提高水上迫降后的生存率等方面，也需对固定翼飞机进行水上迫降设计和试验技术研究，最终提高其水上迫降后的生存能力。
现有的拖曳水池试验装置及方法，如中国专利201410289631.X公开一种固定翼飞机模型水上迫降拖曳水池试验方法，只能解决静水、迎波条件的水上迫降试验，同时受试验拖车速度的限制，不能满足民机越来越高的速度要求和环境试验要求。
发明内容
本发明的目的：针对上述之不足，提供一种基于无人发射车的水上迫降试验装置，并通过调试及后续相关试验，完成试验方法的研究。该新型试验装置及方法首次解决了大速度、斜波、侧风及带侧滑角的试验研究技术问题，进一步提升了水上迫降试验能力。
基于无人发射车的试验条件，满足了试验速度高的要求，同时还可以进行侧风、斜浪的环境试验，是目前针对现有的飞机水上迫降要求而设计开发的试验条件。
本发明的技术方案：一方面，提供一种基于无人发射车的水上迫降试验装置，所述试验装置包括轨道3、发射车2、固定安装结构7、升降调节单元、模型连接机构9、两个前连接杆10和后连接杆11；
发射车2沿轨道3上运动；两个所述前连接杆10的一端均与试验件1的机翼挂接，另一端均与模型连接机构9连接；后连接杆11的一端与试验件1的尾部连接，另一端与模型连接机构9连接；
升降调节单元的两端分别连接模型连接机构9和发射车2，用于调节模型连接机构9在垂直方向的高度。
可选地，所述试验装置还包括固定安装机构7和导向机构6；固定安装机构7与发射车2固定连接；导向机构6的一端连接模型连接机构9，另一端穿设于固定安装结构7，用于限定导向机构6沿垂直方向运动。
可选地，所述模型连接机构9包括横向双杆主梁91和纵向双杆主梁93；
横向双杆主梁91和纵向双杆主梁93通过脚连接片92连接；两个前连接杆10均通过连接杆转接板94与横向双杆主梁91螺纹连接；升降调节单元的一端连接纵向双杆主梁93。
可选地，所述升降调节单元包括电连接的电动缸4和垂直运动控制机构5；电动缸4的一端与发射车2连接，另一端与纵向双杆主梁93通过电动缸连接转接板95连接；垂直运动控制机构5用于控制电动缸4作动。
可选地，所述试验装置还包括连接支杆8，连接支杆8的一端与电动缸4固定连接，另一端与发射车2固定连接。
可选地，前连接杆10与横向双杆主梁91连接的一端设置有U型结构的定位槽102，用于固定试验件1并在发射车2减速时保证试验件1脱离。
可选地，所述试验装置还包括试验件连接件12，试验件连接件的一端与试验件1的尾部螺纹连接，另一端与后连接杆11通过半球体进行连接，用于限制试验件向上、下和向后运动。
另一方面，提供一种基于无人发射车的水上迫降试验方法，利用如上所述的试验装置，所述试验方法包括：
将试验件1安装于试验装置；调节前连接杆10和后连接杆11的长度，使其在垂直方向运动，以使试验件1的初始姿态角符合试验要求；
调整轨道3与水平方向的夹角，以保证发射车2带动试验件在给定速度时达到设定的水平速度及垂直速度，用于模拟出飞机着水过程中的航迹角；
利用造波机，造出所需模拟海况的波浪，待波浪到达预定位置；启动发射车2，发射车2在达到设定速度后保持匀速运动，直至减速段刹车减速；
试验件1在发射车2运动到减速段减速时，按照惯性原理，与发射车2分离，直至触水后滑行减速到静止
本发明的技术效果：
1、该试验装置通过速度的分解，可以实现飞机的航迹角入水
传统的试验装置将飞机的两个速度，分别由两套没有关联的、独立的***提供，造成水平、下降速度不能协调一致，也无法模拟飞机航迹对着水运动的影响，模型着水状态不真实。
本发明的试验装置通过改变轨道的角度，将发射车的速度的分解为水平和垂直的速度，相互之间没有干扰，并能保证速度的真实、准确；同时通过轨道角度的调整可以模拟飞机着水时的航迹角度，更能够真实的模拟飞机着水过程的实际情况，实验数据的更加真实、可信。
2、该试验装置是由于惯性作用的分离，不存在试验装置对试验件的干扰情况
传统的试验装置的两套速度提供***，有存在不匹配的情况，会造成试验装置对试验件分离的干扰。
本发明的试验装置不是与试验件进行固定连接，因此在发射车减速后，试验件由于惯性的作用，会继续保持原运动状态进行，不会与试验装置发生干扰，降低了试验的风险。
3、本发明的试验装置首次提出了大速度、斜波、侧风及带侧滑角的试验方法，在工装结构上主梁均采用双型材紧固结构，在主推杆电动缸上及拖车上斜拉有四根刚性连接杆，保证工装在大速度、斜波、侧风以及侧滑角试验条件下具有较好的结构稳定性。
附图说明
图1是本发明试验装置的主视图；
图2是本发明试验装置的前视图；
图3是模型连接机构的主视图；
图4是模型连接机构的俯视图；
图5是前连接杆结构示意图。
具体实施方式
实施例1
图1是本发明试验装置的主视图、图2是本发明试验装置的前视图，结合图1和图2所示，本实施例，提供一种基于无人发射车的水上迫降试验装置，该试验装置包括轨道3、发射车2、固定安装结构7、升降调节单元、模型连接机构9、两个前连接杆10和后连接杆11。
其中，发射车2沿轨道3上运动，实现试验件的运动。两个所述前连接杆10的一端均与试验件1的机翼挂接，另一端均与模型连接机构9连接；后连接杆11的一端与试验件1的尾部连接，另一端与模型连接机构9连接。前连接杆10和后连接杆11提供对试验件向上的推力，用于保证试验件在运动过程中始终保持初始的姿态角运动。升降调节单元的两端分别连接模型连接机构9和发射车2，用于调节模型连接机构9在垂直方向的高度，调节模型连接机构9与水面的距离。
具体地，本实施例，后连接杆11与模型连接结构9可沿试验件1长度方向即纵向方向通过模型连接结构9上的螺母进行连接，可根据试验件1的前、后连接长度调整前连接杆10、后连接杆11之间的距离。前连接杆10、后连接杆11可在模型连接结构9上通过连接螺母及前连接杆10、后连接杆11上的螺纹进行上、下调节，用于实现试验件1的不同初始姿态角要求。
进一步地，本实施例的试验装置还包括固定安装机构7和导向机构6；固定安装机构7与发射车2固定连接；导向机构6的一端连接模型连接机构9，另一端穿设于固定安装结构7，用于限定导向机构6沿垂直方向运动。
进一步地，图3是模型连接机构的主视图、图4是模型连接机构的俯视图，结合图3和图4所示，本实施例的模型连接机构9包括横向双杆主梁91和纵向双杆主梁93。横向双杆主梁91和纵向双杆主梁93通过脚连接片92连接。两个前连接杆10均通过连接杆转接板94与横向双杆主梁91螺纹连接。本实施例，横向双杆主梁91为两根横向铝型材，通过连接杆转接板94螺栓紧固，具有较好的刚性。纵向双杆主梁93为两根型材，通过电动缸连接转接板95螺栓紧固，具有较好的刚性。前连接杆10可沿机翼长度方向在铝型材上进行移动，实现不同长度机翼的安装调节。
进一步地，本实施例的升降调节单元包括电连接的电动缸4和垂直运动控制机构5。电动缸4的一端与发射车2连接，另一端与纵向双杆主梁93通过电动缸连接转接板95连接。垂直运动控制机构5包括电连接的电机驱动器、控制***和显示***，垂直运动控制机构5用于控制电动缸4作动。
进一步地，试验装置还包括连接支杆8，连接支杆8的一端与电动缸4固定连接，另一端与发射车2固定连接，用于保证发射车2在高速运动中电动缸4不发生偏移。
图5是前连接杆结构示意图，结合图5所示，前连接杆10包括直杆端101和定位槽102。前连接杆10与横向双杆主梁91连接的一端设置有U型结构的定位槽102，用于固定试验件1并在发射车2减速时保证试验件1脱离。直杆端101上端具有螺纹，通过螺母上下紧固在连接杆转接板94两端面；所述的定位槽102为U型槽结构，主要起固定试验件以及减速下脱钩作用。
本实施例的试验装置还包括试验件连接件12，试验件连接件的一端与试验件1的尾部内置的内螺纹连接，另一端与后连接杆11通过半球体进行连接，用于限制试验件向上、下和向后运动。
本实施例的安装方法，如下所述：
步骤1：将电动缸4和连接支杆8安装到发射车2的底部，并保证电动缸4垂直于轨道3，调试垂直运动控制机构5，保证电动缸4运动正常；
步骤2：将固定安装结构7安装到发射车2的底部，并保证与导向机构6连接的部位水平；
步骤3：将模型连接结构9与导向机构6通过螺母连接好后，再整体安装到固定安装结构7，保证导向机构6穿过模型连接结构9并沿垂向顺畅运动；
步骤4：将模型连接结构9与电动缸通过螺杆固连，并运行电动缸，保证模型连接结构9垂向运动顺畅，导向机构6无卡阻现象；
步骤5：在模型连接结构9上安装前连接杆10和后连接杆11，并通过在铝型材上移动调节两连接杆之间的距离，保证试验件1能够安装到前连接杆10和后连接杆11上；
步骤6：调节前连接杆10和后连接杆11上的螺纹长度，使其在高度上进行运动，满足试验件1的初始姿态角要求；
步骤7：通过垂直运动控制机构5控制电动缸4运动，并使试验件1距离水面的距离达到试验要求。
实施例2
本实施例，提供一种基于无人发射车的水上迫降试验方法，利用如上所述的试验装置，所述试验方法包括：
步骤1：将试验件1安装于试验装置；调节前连接杆10和后连接杆11的长度，使其在垂直方向运动，以使试验件1的初始姿态角符合试验要求。具体地，用水平仪测量试验件1初始俯仰姿态角度，并根据试验大纲的要求调整试验件1的姿态角，达到试验要求的范围。
步骤2：调整轨道3与水平方向的夹角，以保证发射车2带动试验件在给定速度时达到设定的水平速度及垂直速度，用于模拟出飞机着水过程中的航迹角。具体地，通过三角换算法，依据试验大纲规定的水平速度和垂直速度，调整轨道3与水平方向的夹角。
步骤3：根据试验环境要求，调整电动缸4的运动，从而调整试验件1距离水面的高度，静水时的离水高度与波浪环境不一致。
步骤4：试验件1初始试验状态调整完成后，检查加速度传感器、陀螺仪等测量传感器的运行状态是否正常，开启测试和采集***电源，使采集***处于待机状态，同时开启录像及照相设备，并将录像设备和照相设备的基准时间调成一致。
步骤5：输入需要的波谱，启动造波机，造出所需模拟海况的波浪，待波浪到达预定位置静水试验跳过此步骤。
步骤6：在发射车2的控制界面上设定好试验的相关参数如加速度、最高速度等，开启采集***触发开关，采集器开始工作，启动发射车2，发射车2在达到设定速度后保持匀速运动，直至减速段刹车减速。
步骤7：试验件1在发射车2运动到减速段减速时，试验件1按照惯性原理，与发射车2分离，试验件继续向前运动，直至触水后滑行减速到静止。
步骤8：试验人员采用专用的打捞工具将试验件1打捞回来，并将试验件1内的采集***上的数据传输到地面设备，同时收集录像及照相资料。
步骤9：试验人员对采集到的试验数据进行有效性分析，并检查试验件1，如果一切正常则重复步骤1-8。
进一步地，对采集的数据进行前期分析，检查试验数据是否完整、是否符合飞机迫降后观察到的运动情况，符合则为有效数据，不符合则为无效数据。
对有效数据的处理：针对测试的不同数据，进行频域分析，选择信号输出的特征频率范围，确定滤波频率，对数据进行滤波处理。将滤波处理好的数据绘制时域曲线，将不同数据曲线放入相同坐标轴内，对比观察测试数据的真实性及可靠性。
Claims (8)
1.一种基于无人发射车的水上迫降试验装置，其特征在于，所述试验装置包括轨道(3)、发射车(2)、固定安装结构(7)、升降调节单元、模型连接机构(9)、两个前连接杆(10)和后连接杆(11)；
发射车(2)沿轨道(3)上运动；两个所述前连接杆(10)的一端均与试验件(1)的机翼挂接，另一端均与模型连接机构(9)连接；后连接杆(11)的一端与试验件(1)的尾部连接，另一端与模型连接机构(9)连接；
升降调节单元的两端分别连接模型连接机构(9)和发射车(2)，用于调节模型连接机构(9)在垂直方向的高度。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括固定安装机构(7)和导向机构(6)；固定安装机构(7)与发射车(2)固定连接；导向机构(6)的一端连接模型连接机构(9)，另一端穿设于固定安装结构(7)，用于限定导向机构(6)沿垂直方向运动。
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述模型连接机构(9)包括横向双杆主梁(91)和纵向双杆主梁(93)；
横向双杆主梁(91)和纵向双杆主梁(93)通过脚连接片(92)连接；两个前连接杆(10)均通过连接杆转接板(94)与横向双杆主梁(91)螺纹连接；升降调节单元的一端连接纵向双杆主梁(93)。
4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述升降调节单元包括电连接的电动缸(4)和垂直运动控制机构(5)；电动缸(4)的一端与发射车(2)连接，另一端与纵向双杆主梁(93)通过电动缸连接转接板(95)连接；垂直运动控制机构(5)用于控制电动缸(4)作动。
5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括连接支杆(8)，连接支杆(8)的一端与电动缸(4)固定连接，另一端与发射车(2)固定连接。
6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，前连接杆(10)与横向双杆主梁(91)连接的一端设置有U型结构的定位槽(102)，用于固定试验件(1)并在发射车(2)减速时保证试验件(1)脱离。
7.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括试验件连接件(12)，试验件连接件的一端与试验件(1)的尾部螺纹连接，另一端与后连接杆(11)通过半球体进行连接，用于限制试验件向上、下和向后运动。
8.一种基于无人发射车的水上迫降试验方法，利用权利要求1至7所述的试验装置，其特征在于，所述试验方法包括：
将试验件(1)安装于试验装置；调节前连接杆(10)和后连接杆(11)的长度，使其在垂直方向运动，以使试验件(1)的初始姿态角符合试验要求；
调整轨道(3)与水平方向的夹角，以保证发射车(2)带动试验件在给定速度时达到设定的水平速度及垂直速度，用于模拟出飞机着水过程中的航迹角；
利用造波机，造出所需模拟海况的波浪，待波浪到达预定位置；启动发射车(2)，发射车(2)在达到设定速度后保持匀速运动，直至减速段刹车减速；
试验件(1)在发射车(2)运动到减速段减速时，按照惯性原理，与发射车(2)分离，直至触水后滑行减速到静止。
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