一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器，其特征在于：它包括两条连接于地面的环形底面轨道，在底面轨道外围设置有一竖直环形墙体；在环形墙体内壁连接两条水平的环形侧面轨道；底面轨道和侧面轨道共同滑动连接一车体；车体包括一前端开口后端封闭的车厢，在车厢底面设置有与底面轨道滑动连接的滚轮组和驱动装置；在车厢后端面设置有与侧面轨道滑动连接的滚轮组和驱动装置；在车厢左右两侧墙的外侧对称连接两电机，两电机的输出轴穿过车厢侧墙后共同支撑一矩形中框；在中框的前后两侧对称设置两电机，两电机的输出端共同支撑一封闭的吊篮。本发明专利技术装置由于在封闭的轨道结构内进行高速离心运动，因此车体可以进行完全封闭式的整流处理，从而降低了运转过程中产生的阻力。

【技术实现步骤摘要】
一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器
本专利技术涉及一种地面飞行模拟器，特别是关于一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器。
技术介绍
随着飞机研发领域在理论和技术两个方面的不断发展，现代高性能飞机在机动时可产生高达9g的过载，过载变化率最大可达6g/s，过载的持续时间和反复次数均较大。这种飞行条件容易导致飞行员在做出较大的机动动作时出现黑视、空间定位错觉甚至意识丧失等情形，极易造成严重后果。上述提到的过载是指作用于飞行器或飞行员本身的除重力加速度以外的全部加速度与重力加速度常数g之比，其中g＝9.81m/s2。航空医学研究表明，对飞行员进行反复的高过载训练，可以有效提高其耐过载能力。采用真机训练固然会有最好的效果，但是该方法不仅损耗飞机的使用寿命，成本巨大，而且存在较大的安全隐患。因此，研发在地面上运行且能够真实模拟飞机过载情形的飞行模拟器成为该领域的一个重要方向。现有的地面飞行模拟器装置分为两种，一种是基于Stewart六自由度并联机构的飞行模拟器，另一种是具有三转动自由度的摇臂式飞行模拟器。其中，具有六自由度并联机构的飞行模拟器是将飞行模拟器座椅和视景系统固定于Stewart机构的动平台上，利用该机构六轴的协调控制可以实现一定范围的瞬时过载模拟(0.1g～1.9g)。Stewart机构结构紧凑，刚度质量比大，机动性能好，但是由于其运动空间非常有限，因此限制了其最大过载能力，也限制了其能够保持过载的时间。所以，具有六自由度并联机构的飞行模拟器主要应用于民航客机等对机动性能要求不高的飞行训练场合。而另一种具有三转动自由度的摇臂式飞行模拟器拥有足够的工作空间，可以较好地保证最大过载和过载保持时间，能够实现持续性的过载模拟，因此较为广泛地应用于战斗机等高机动飞机的飞行训练中。但是，此类飞行模拟器由于采用摇臂结构因此运转半径较大且对摇臂的强度要求很高，同时还需要悬挂重达数十吨重的配重块在摇臂一端以保持整体重心位置适中，使得材耗和能耗的负担都很大。另外，由于摇臂结构的特殊性，不便于对整个转动部件安装整流罩，所以整体结构在运转过程中受风阻的影响较大，导致能量的损耗过多。另一方面，上述两种飞行模拟器由于均将载有飞行员的座椅或者吊篮直接悬置于空中，因此在高速机动的飞行模拟过程中给飞行训练的安全保障带来了不利影响。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种运转能耗小且运转安全性高的具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器，其特征在于：它包括两条紧固连接于地面的同心环形底面轨道，在位于所述底面轨道外围的所述地面上设置有一与所述底面轨道同心的竖直环形墙体；在所述环形墙体内壁紧固连接两条水平设置的环形侧面轨道；所述底面轨道和侧面轨道共同滑动连接一车体；所述车体包括一前端开口后端封闭的车厢，在所述车厢的底面设置有与所述底面轨道滑动连接的第一滚轮组和第一驱动装置；在所述车厢的后端面设置有与所述侧面轨道滑动连接的第二滚轮组和第二驱动装置；在所述车厢左右两侧墙的外侧对称紧固连接两第一电机，两所述第一电机的输出轴穿过所述车厢的两侧墙后共同支撑一矩形的中框；在所述中框的前后两侧对称设置两第二电机，两所述第二电机的输出轴共同支撑一封闭的吊篮。所述车厢的左右两侧面外分别设置一曲面整流罩；所述吊篮的左右两侧面分别为另一曲面整流罩。所述第一滚轮组的所述第一驱动装置采用带轮传动机构驱动，它包括两紧固连接于所述车厢底面的两后轮处的第三电机，每一所述第三电机的输出轴上设置有一小带轮，每一所述后轮上同轴设置有一大带轮，所述大带轮和小带轮共同支撑一皮带。所述第二滚轮组的所述第二驱动装置采用齿轮传动机构驱动，它包括一紧固连接于所述车厢后端面的两后轮处的第四电机，所述第四电机的输出轴上设置有一主动轮，两所述后轮间同轴设置有一从动轮，所述主动轮与所述从动轮啮合；所述中框上设置的所述第二电机为无框力矩电机。在所述吊篮内紧固连接一座椅，在所述座椅左右两侧设置有用于控制整个飞行模拟器运转的操纵装置；在所述座椅前方设置有显示器；在所述座椅后方的所述吊篮下部转动设置有一楼梯门。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术装置可以模拟实际飞行时三个轴向的持续过载体感，并结合视景仿真系统为受训飞行员提供真实、持久、安全的模拟飞行环境。2、本专利技术装置由于采用在封闭的轨道结构内进行高速离心运动，因此车体可以进行完全的、封闭式的整流处理从而降低了运转过程中产生的阻力。3、本专利技术装置由于是在封闭的墙体内进行运转，因此有效避免了吊篮在工作过程中被“甩飞”的隐患，提升了安全性能。4、本专利技术只需要用两个较小功率的驱动装置即可实现整体的回转运动，避免了摇臂及其配重带来的大功率要求，从而降低了整个系统在运行过程中的能耗。5、本专利技术装置在运行过程中能够产生的最大过载可达10g。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的车厢结构示意图；图3为本专利技术的滑轮组结构示意图；图4为本专利技术的吊篮内部结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1～3所示，本专利技术包括两条紧固连接于地面的同心环形底面轨道1，在位于底面轨道1外围的地面上设置有一与底面轨道1同心的竖直环形墙体2。在环形墙体2内壁紧固连接两条水平设置的环形侧面轨道3。底面轨道1和侧面轨道3共同滑动连接一车体4。车体4包括一前端开口后端封闭的车厢43，在车厢43的底面设置有与底面轨道1滑动连接的滚轮组41和用于驱动滚轮组41的驱动装置9，在车厢43的后端面设置有与侧面轨道3滑动连接的滚轮组42和用于驱动滚轮组42的驱动装置10。在车厢43左右两侧墙的外侧对称紧固连接两电机6，两电机6的输出轴穿过车厢43的两侧墙后共同支撑一矩形的中框5，以驱动中框5做滚转转动。在中框5的前后两侧对称设置两电机8，两电机8的输出轴共同支撑一封闭的吊篮7，以驱动吊篮7相对中框5做俯仰转动。上述实施例中，车厢43的左右两侧面外分别设置一曲面整流罩11，吊篮7的左右两侧面分别为一曲面整流罩12，曲面整流罩11和曲面整流罩12用于降低吊篮7和车厢43及其内部结构在转动过程中的风阻。上述实施例中，滚轮组41的驱动装置9采用带轮传动机构驱动，它包括两紧固连接于车厢43底面的两后轮处的电机91，每一电机91的输出轴上设置有一小带轮92，每一后轮上同轴设置有一大带轮93，大带轮93和小带轮92共同支撑一皮带94。滚轮组41通过电机91和皮带94驱动其转动。上述实施例中，滚轮组42的驱动装置10采用齿轮传动机构驱动，它包括一紧固连接于车厢43后端面的两后轮处的电机101，电机101的输出轴上设置有一主动轮102，两后轮间同轴设置有一从动轮103，主动轮与从动轮啮合，滚轮组42通过电机101带动主动轮102转动，主动轮102带动从动轮103驱动滚轮组42转动。中框5上设置的电机8为无框力矩电机。上述实施例中，如图4所示，在吊篮7内紧固连接一座椅72，在座椅72左右两侧设置有用于控制整个飞行模拟器运转的操纵装置73。在座椅72前方设置有显示器74。在座椅72后方的吊篮7下部转动设置有一楼梯门75。本专利技术在工作时，车体4首先受到底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器，其特征在于：它包括两条紧固连接于地面的同心环形底面轨道，在位于所述底面轨道外围的所述地面上设置有一与所述底面轨道同心的竖直环形墙体；在所述环形墙体内壁紧固连接两条水平设置的环形侧面轨道；所述底面轨道和侧面轨道共同滑动连接一车体；所述车体包括一前端开口后端封闭的车厢，在所述车厢的底面设置有与所述底面轨道滑动连接的第一滚轮组和第一驱动装置；在所述车厢的后端面设置有与所述侧面轨道滑动连接的第二滚轮组和第二驱动装置；在所述车厢左右两侧墙的外侧对称紧固连接两第一电机，两所述第一电机的输出轴穿过所述车厢的两侧墙后共同支撑一矩形的中框；在所述中框的前后两侧对称设置两第二电机，两所述第二电机的输出轴共同支撑一封闭的吊篮。

【技术特征摘要】
1.一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器，其特征在于：它包括两条紧固连接于地面的同心环形底面轨道，在位于所述底面轨道外围的所述地面上设置有一与所述底面轨道同心的竖直环形墙体；在所述环形墙体内壁紧固连接两条水平设置的环形侧面轨道；所述底面轨道和侧面轨道共同滑动连接一车体；所述车体包括一前端开口后端封闭的车厢，在所述车厢的底面设置有与所述底面轨道滑动连接的第一滚轮组和第一驱动装置；在所述车厢的后端面设置有与所述侧面轨道滑动连接的第二滚轮组和第二驱动装置；在所述车厢左右两侧墙的外侧对称紧固连接两第一电机，两所述第一电机的输出轴穿过所述车厢的两侧墙后共同支撑一矩形的中框；在所述中框的前后两侧对称设置两第二电机，两所述第二电机的输出轴共同支撑一封闭的吊篮。2.如权利要求1所述的一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器，其特征在于：所述车厢的左右两侧面外分别设置一曲面整流罩；所述吊篮的左右两侧面分别为另一曲面整流罩。3.如权利要求1所述的一种具有持续性过载模拟能力的轨道式飞行模拟器，其特征在于：驱动所述第一滚轮组的所述第一驱动装置采用带轮传动机构驱动，它包括两紧固连接于所述车厢底面的两后轮处的第三电机，每一所述第三电机的输出轴上设置有一小带轮，每一所述后轮上同轴设置有一大带轮，所述大带轮和小带轮共同支撑一皮带。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：关立文，王立平，许华旸，刘慧，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11