[發明專利]一種具有持續性過載模擬能力的軌道式飛行模擬器

有效

• 申請號: 201510083517.6
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104616562B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 關立文;王立平;許華旸;劉慧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G09B9/12
• 分類號: G09B9/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,關暢

技術領域

本發明涉及一種地面飛行模擬器，特別是關于一種具有持續性過載模擬能力的軌道式飛行模擬器。

背景技術

隨著飛機研發領域在理論和技術兩個方面的不斷發展，現代高性能飛機在機動時可產生高達9g的過載，過載變化率最大可達6g/s，過載的持續時間和反復次數均較大。這種飛行條件容易導致飛行員在做出較大的機動動作時出現黑視、空間定位錯覺甚至意識喪失等情形，極易造成嚴重后果。上述提到的過載是指作用于飛行器或飛行員本身的除重力加速度以外的全部加速度與重力加速度常數g之比，其中g＝9.81m/s²。

航空醫學研究表明，對飛行員進行反復的高過載訓練，可以有效提高其耐過載能力。采用真機訓練固然會有最好的效果，但是該方法不僅損耗飛機的使用壽命，成本巨大，而且存在較大的安全隱患。因此，研發在地面上運行且能夠真實模擬飛機過載情形的飛行模擬器成為該領域的一個重要方向。

現有的地面飛行模擬器裝置分為兩種，一種是基于Stewart六自由度并聯機構的飛行模擬器，另一種是具有三轉動自由度的搖臂式飛行模擬器。其中，具有六自由度并聯機構的飛行模擬器是將飛行模擬器座椅和視景系統固定于Stewart機構的動平臺上，利用該機構六軸的協調控制可以實現一定范圍的瞬時過載模擬(0.1g～1.9g)。Stewart機構結構緊湊，剛度質量比大，機動性能好，但是由于其運動空間非常有限，因此限制了其最大過載能力，也限制了其能夠保持過載的時間。所以，具有六自由度并聯機構的飛行模擬器主要應用于民航客機等對機動性能要求不高的飛行訓練場合。而另一種具有三轉動自由度的搖臂式飛行模擬器擁有足夠的工作空間，可以較好地保證最大過載和過載保持時間，能夠實現持續性的過載模擬，因此較為廣泛地應用于戰斗機等高機動飛機的飛行訓練中。但是，此類飛行模擬器由于采用搖臂結構因此運轉半徑較大且對搖臂的強度要求很高，同時還需要懸掛重達數十噸重的配重塊在搖臂一端以保持整體重心位置適中，使得材耗和能耗的負擔都很大。另外，由于搖臂結構的特殊性，不便于對整個轉動部件安裝整流罩，所以整體結構在運轉過程中受風阻的影響較大，導致能量的損耗過多。另一方面，上述兩種飛行模擬器由于均將載有飛行員的座椅或者吊籃直接懸置于空中，因此在高速機動的飛行模擬過程中給飛行訓練的安全保障帶來了不利影響。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種運轉能耗小且運轉安全性高的具有持續性過載模擬能力的軌道式飛行模擬器。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種具有持續性過載模擬能力的軌道式飛行模擬器，其特征在于：它包括兩條緊固連接于地面的同心環形底面軌道，在位于所述底面軌道外圍的所述地面上設置有一與所述底面軌道同心的豎直環形墻體；在所述環形墻體內壁緊固連接兩條水平設置的環形側面軌道；所述底面軌道和側面軌道共同滑動連接一車體；所述車體包括一前端開口后端封閉的車廂，在所述車廂的底面設置有與所述底面軌道滑動連接的第一滾輪組和第一驅動裝置；在所述車廂的后端面設置有與所述側面軌道滑動連接的第二滾輪組和第二驅動裝置；在所述車廂左右兩側墻的外側對稱緊固連接兩第一電機，兩所述第一電機的輸出軸穿過所述車廂的兩側墻后共同支撐一矩形的中框；在所述中框的前后兩側對稱設置兩第二電機，兩所述第二電機的輸出軸共同支撐一封閉的吊籃。

所述車廂的左右兩側面外分別設置一曲面整流罩；所述吊籃的左右兩側面分別為另一曲面整流罩。

所述第一滾輪組的所述第一驅動裝置采用帶輪傳動機構驅動，它包括兩緊固連接于所述車廂底面的兩后輪處的第三電機，每一所述第三電機的輸出軸上設置有一小帶輪，每一所述后輪上同軸設置有一大帶輪，所述大帶輪和小帶輪共同支撐一皮帶。

所述第二滾輪組的所述第二驅動裝置采用齒輪傳動機構驅動，它包括一緊固連接于所述車廂后端面的兩后輪處的第四電機，所述第四電機的輸出軸上設置有一主動輪，兩所述后輪間同軸設置有一從動輪，所述主動輪與所述從動輪嚙合；所述中框上設置的所述第二電機為無框力矩電機。

在所述吊籃內緊固連接一座椅，在所述座椅左右兩側設置有用于控制整個飛行模擬器運轉的操縱裝置；在所述座椅前方設置有顯示器；在所述座椅后方的所述吊籃下部轉動設置有一樓梯門。