[發明專利]固定姿態下的水面飛行器模型著水載荷試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201811533586.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109612684A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 胡奇;王明振;許靖鋒;孫豐;羅朋;史圣哲
• 申請（專利權）人: 中國特種飛行器研究所
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

針對當前水面飛行器著水載荷精確預計面臨的困難，本發明公開了一種固定姿態下的水面飛行器著水載荷試驗裝置及方法，用于水面飛行器固定狀態下的著水載荷的精細化評估。該方法能保證模型在著水過程中某一參數不變，分別研究模型姿態角、水平速度、垂直速度及波浪參數對著水載荷的影響，并通過卸載的方式，研究氣動升力對水面飛行器著水載荷的影響。試驗過程中，采用加速度傳感器測量數據對著水載荷進行準確分析，以及采用壓力傳感器測量數據對模型底部壓力的分布域和分布規律進行分析，準確預計模型在可能出現的任意姿態和海況產生的載荷系數和壓力分布。

技術領域

本發明涉及水面飛行器(水上飛機、水陸兩棲飛機、地效飛機)的試驗領域，具體所屬一種固定姿態下的水面飛行器模型著水載荷試驗裝置及試驗方法。

背景技術

水面飛行器著水載荷是制約其結構完整性、使用安全性的主要載荷情況。著水載荷直接關系到飛機結構輕質、長壽命和大商載的實現，是研制高性能水面飛行器的重要技術基礎。當前我國水面飛行器面對的主要問題是現有的水面載荷計算方法過于粗放，不能滿足水面飛行器精細化設計的需要；加上試驗技術手段成熟度不高，達不到工程應用的標準，從而造成了水面飛行器著水載荷預計不夠精確，在飛機結構設計的過程中偏于保守，導致了飛機結構重量過大，限制了飛行器的商載能力和航程。

通過理論分析，水面飛行器著水載荷大小與其著水時的姿態角、航跡角、著水速度及波浪參數息息相關。在進行結構設計時，需要提供載荷輸入，這就要求考慮這些因素對著水載荷的影響，目前航空規章及咨詢手冊都沒有將這些影響因素與水載荷系數聯系起來，只是給出了一個水載荷經驗系數，尤其是未細分不同浪高下水載荷系數的取值。忽略了飛機的使用限制和運營環境，其著水載荷計算僅采用一個粗放的經驗系數，這給我國水面飛行器的詳細設計帶來諸多的困難。

發明內容

發明目的

航空規章、咨詢手冊和相關技術資料對于水面飛行器的著水載荷計算過于粗放，僅僅給出了一個著水載荷經驗系數，不利于高性能水面飛行器的設計和發展。

本發明提供了一種固定姿態的水面飛行器著水載荷試驗裝置及試驗方法，對著水載荷影響因素進行定量分析，最終建立著水載荷經驗系數與各個因素的數據庫以及與波高的一一對應關系。

發明技術解決方案

為了實現上述發明目的，本發明采用下述的技術方案：

固定姿態下的水面飛行器模型著水載荷試驗裝置，包括水面飛行器模型，水面飛行器模型設置于水動力高速試驗拖車下方；水面飛行器模型頂部通過角度調節裝置連接上轉接鋁板，上轉接鋁板下部通過螺桿連接下轉接鋁板，下轉接鋁板設置于水面飛行器模型頂部；上轉接鋁板頂部連接天平，天平頂部與升沉桿底部連接，升沉桿豎直穿過小滑車，小滑車左、右端通過鋼索連接在測橋上，升沉桿頂端通過繩索連接電磁鉤，電磁鉤連接高度調節裝置，高度調節裝置連接在水動力高速試驗拖車上；升沉桿頂部還通過鋼絲繩連接卸載箱，鋼絲繩通過滑輪使卸載箱可為水面飛行器模型提供垂直向上的拉力；

壓力傳感器設置在水面飛行器模型的船底，加速度傳感器設置在水面飛行器模型內重心處；在水面飛行器模型前方設置有攝像機，攝像機安裝在固定在水動力高速試驗拖車底部的支架上。

優選的，高度調節裝置采用電動缸。

優選的，水面飛行器模型左前方和右前方均設置有攝像機。

優選的，角度調節裝置包括互相鉸接的兩個連接部，兩個連接部分別與水面飛行器模型和上轉接鋁板連接。

固定姿態下的水面飛行器模型著水載荷試驗方法，試驗過程如下：試驗時，水動力高速拖車在軌道上運動時帶動水面飛行器模型向前方運動，水面飛行器模型的速度由水動力高速拖車控制，打開采集器，當水動力高速拖車加速度達到試驗要求的運行速度并穩定后，觸發電磁鉤釋放，水面飛行器模型自由落體撞擊水面，水面飛行器模型著水完成至滑水后，水動力高速拖車剎車減速直至停車。