[發明專利]一種低G值重力場飛行器沖擊實驗系統及方法

有效

• 申請號: 202110023123.7
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112683481B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 馬紅磊;任逸;李富柱;肖艷華;祝郁;王健全;劉炳坤;費錦學;國耀宇;孫浩;付文文
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63919部隊
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;B64F5/60
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明涉及一種低G值重力場飛行器沖擊實驗系統及方法，通過磁懸浮導軌提供的懸浮力抵消地球重力的影響，能夠實現0～1G自主調節模擬重力環境；而且能夠便捷調節沖擊阻尼的大小，并通過壓電陶瓷精確感知沖擊力的大小，簡化了實驗步驟，從而提高了實驗的精度與效率。

技術領域

本發明涉及模擬重力場實驗技術領域，特別是涉及一種低G值重力場的載人載物飛行器沖擊實驗系統及方法。

背景技術

隨著航空航天事業的迅猛發展，人類對于月球的探索熱情也越來越高漲，開展月球等外星球的探索活動也日益頻繁。自1969年美國的阿波羅十一號成功載人登月開始，登陸月球及其他地球以外的星球已不再是遙不可及的夢想。2018年我國嫦娥四號發射升空，成為我國首個在月球著陸的航天器，這也使我國外星球探索進入了一個嶄新的階段。但以月球為例，其表面重力加速度只有地球的1/6左右，因此，這種在與地球重力場不同的外星球重力場影響下的飛行器著陸沖擊，顯然也會與我們常規認知的沖擊效果不一樣，故而對地球之外的低于1G加速度重力場對飛行器及其飛乘人員的影響研究，就顯得尤為重要。

在載人載物航天探索未知外星球過程中，飛行器著陸時，外星球重力場對人體耐受沖擊力指標的研究，是確保航空航天人、物安全的重要課題。目前，國內外對于高G值加速度的實驗設備已經比較完備，包括火箭滑車，激波風洞及沖擊塔等實驗裝置。其中，火箭滑車采用固體火箭或火箭發射器作為動力源，其加速度值可達到40～50G；沖擊塔在撞擊后也可以達到60G左右的加速度，激波風洞產生的加速度過載值則更高。但是以上設備無論是在實驗過程中或者最后撞擊時，都無法實現低于1G的加速度過載，航天載人載物在低于1G載荷下的研究裝置仍然處于相對空白狀態，因此，研發一種低G值重力場環境下，航天飛行器著陸沖擊對載物載人影響的實驗系統，不僅是獲取重要研究數據的依據，也是進一步探索未知星球的重要保障。

查閱資料顯示，已有一種載人離心機實驗裝置，利用旋轉產生的離心力來模擬加速度過載。通過調節旋轉的速度便能夠模擬出低于1G的加速度環境，但是這樣的裝置并沒有抵消地球本身重力場的影響，且模擬的加速度值不穩定。而實際在月球等低于1G重力場著陸時，航天器及飛乘人員受到穩定的加速度重力場，因此采用該實驗裝置獲得的結果往往偏離現實，所獲得的數據往往不可靠。

因此，亟需一種能夠準確模擬低G值重力場環境的沖擊實驗系統及方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種低G值重力場飛行器沖擊實驗系統及方法，能夠實現對低G值重力場環境的準確模擬，實現低G值環境下沖擊力的準確測量。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種低G值重力場飛行器沖擊實驗系統，所述系統包括：

沖擊平臺，與水平地面存在一可調夾角，用于提供實驗所需加速度過載；

磁懸浮導軌，固定于所述沖擊平臺上，由所述沖擊平臺頂端延伸至所述沖擊平臺底端；

實驗艙，與所述磁懸浮導軌滑動連接；所述實驗艙上設置有測量裝置，所述測量裝置用于測量所述實驗艙沿所述磁懸浮導軌由所述沖擊平臺頂端滑動至所述沖擊平臺底端時的沖擊力。

可選的，本發明還提供了一種低G值重力場飛行器沖擊實驗方法，采用上述的實驗系統，所述方法包括：

根據實驗所需加速度過載調整沖擊平臺與水平地面的夾角；

將實驗艙置于磁懸浮導軌頂端；

使所述實驗艙沿所述磁懸浮導軌由所述沖擊平臺頂端滑動至所述沖擊平臺底端，測量并記錄所述實驗艙的沖擊力。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：