一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统及试验方法，涉及油箱坠落测试的技术领域，系统包括：油箱、无人机、悬停控制子系统、抛投控制子系统、坠落支撑子系统、数据测量子系统；油箱悬吊在无人机上；悬停控制子系统控制无人机的飞行高度；抛投控制子系统控制无人机上的油箱被抛投；所述坠落支撑子系统包括坠落板，用于接住被抛投的油箱；所述数据测量子系统用于采集被抛投的油箱坠落在坠落板时的图像数据和温度场数据。本发明专利技术能够模拟油箱的油箱坠落冲击过程，用于研究油箱坠落姿态、坠落速度、碰撞角度坠落面刚度对燃油抛洒分布特性的影响。性的影响。性的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统及试验方法


[0001]本专利技术涉及油箱坠落测试的
，尤其是一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统及试验方法。

技术介绍

[0002]随着民用直升机被广泛应用于观光旅游、森林灭火和治安执法等各个领域，工程师们对民用直升机的安全性能设计也越来越重视。事故调查表明，民用直升机坠落引发油箱火灾或爆炸是造成人员伤亡的主要事故原因。因此，通过研究民用直升机油箱坠落时燃油泄漏抛洒和燃烧爆炸的机理，可以采取针对性的油箱抑爆措施，抑制油箱高速坠落时引发火灾和爆炸，减少民用直升机坠落事故中人员伤亡，对提高民用直升机的安全性能设计具有重要意义。因此，开展民用直升机油箱高速坠落试验是必要的。
[0003]民用直升机油箱火灾爆炸发生机理与燃油抛洒分布特性紧密相关，研究油箱坠落姿态、坠落速度、碰撞角度以及坠落面刚度等因素对燃油抛洒分布特性的影响规律将有助于揭示民用直升机油箱高速坠落引发火灾爆炸的机理。因此，采取试验研究的方法深入分析上述因素对民用直升机油箱高速坠落时燃油抛洒分布特性的影响具有重要的科学意义，这有助于从油箱高速坠落抑爆角度加强民用直升机油箱本质安全设计。
[0004]目前，虽然已经开展了民用直升机油箱坠毁研究，但是，主要集中于民用直升机油箱箱体的数值模拟仿真研究。目前缺乏有关民用直升机油箱高速坠毁试验研究以及基于油箱坠毁试验对燃油抛洒分布特性的研究。因此，民用直升机油箱火灾爆炸研究面临的主要技术问题包括以下两点：1.缺少模拟直升机油箱高速坠毁的试验系统和试验方法；2.缺少有关油箱坠落姿态、坠落速度、碰撞角度以及坠落面刚度等因素对燃油抛洒分布特性影响的研究。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，能够模拟油箱的油箱坠落冲击过程，用于研究油箱坠落姿态、坠落速度、碰撞角度坠落面刚度对燃油抛洒分布特性的影响。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：
[0007]一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，包括：油箱、无人机、悬停控制子系统、抛投控制子系统、坠落支撑子系统、数据测量子系统；
[0008]所述油箱悬吊在无人机上；所述悬停控制子系统用于控制无人机的飞行高度；所述抛投控制子系统用于控制无人机上的油箱被抛投；所述坠落支撑子系统包括坠落板，用于接住被抛投的油箱；所述数据测量子系统用于采集被抛投的油箱坠落在坠落板时的图像数据和温度场数据。
[0009]优选的，所述坠落支撑子系统包括：支撑框架、第一底座、第二底座、第三底座、后撑杆和坠落板；
[0010]支撑框架是纵横梁交错布置的梁式钢框架，支撑框架用于固定和支撑坠落板，坠落板用于承受油箱的坠落冲击力；
[0011]支撑框架左右两边的两根边纵梁的底端分别与第一底座、第二底座相连接；
[0012]支撑框架上设有活动支座，后撑杆的一端与支撑框架上的活动支座相连接，后撑杆的另一端与第三底座相连接；
[0013]第一底座、第二底座、第三底座固定在水平地面上，且第三底座固定在第一底座和第二底座的后方，坠落板相对水平地面具有一定的倾斜角度。
[0014]优选的，所述后撑杆由钢管、法兰式液压油缸和活塞杆组装而成；法兰式液压油缸通过液压油管连接液压控制箱，通过液压控制箱控制法兰式液压油缸内的活塞杆在其行程范围内伸长或缩短，进而控制后撑杆沿着杆轴方向伸长或缩短；后撑杆沿着杆轴方向伸长或缩短带动支撑框架上的活动支座发生转动，从而调节坠落板的倾斜角度。
[0015]优选的，所述数据测量子系统包括：动态倾角传感器、角度显示器、第一相机、第二相机、红外热成像仪、计算机；
[0016]动态倾角传感器安装在坠落板的底面，用于测量坠落板相对水平地面的倾斜角；
[0017]第一相机位于坠落板的正面方向，用于从坠落板的正面方向摄录油箱坠落至坠落板的完整过程，即采集正面图像数据；
[0018]第二相机安装在坠落板的侧面方向，用于从坠落板的侧面方向摄录油箱坠落至坠落板的完整过程，即采集侧面图像数据；
[0019]红外热成像仪安装在坠落板的正面方向，用于采集油箱与坠落板发生碰撞时的温度场数据；
[0020]第一相机、第二相机、红外热成像仪通过抗噪信号线分别与计算机相连，将所采集的数据分别上传至计算机，基于计算机处理并分析燃油抛洒分布的图像数据和温度场数据。
[0021]优选的，通过在坠落板的表面可铺装不同材料的面层，实现不同的坠落面刚度。
[0022]优选的，所述抛投控制子系统包括：固定板、信号转接座、滑轨、抛投装置、第一挂绳、第二挂绳、第三挂绳、第四挂绳；
[0023]固定板安装在无人机的机身底部，用于固定信号转接座；信号转接座固定在固定板的底板上；两根滑轨分别固定在信号转接座的底板两侧；每根滑轨的两个端部均连接有抛投装置，即共有四个抛投装置；
[0024]信号转接座与抛投装置之间通过信号线连接，抛投装置中设有推杆，信号转接座用于接收和处理遥控器发出的操作指令，并通过信号线将操作指令发送给抛投装置，控制抛投装置中的推杆进行前后运动；
[0025]四个抛投装置中的推杆上依次悬挂第一挂绳、第二挂绳、第三挂绳和第四挂绳；所述第一挂绳、第二挂绳、第三挂绳和第四挂绳分别与油箱顶板的四个顶角相连接；推杆向后运动时，挂绳从推杆上脱离，实现油箱的抛投；
[0026]通过调节四根挂绳的长度，控制被悬吊的油箱与水平地面之间的夹角。
[0027]优选的，所述悬停控制子系统包括：设置在无人机上的机身摄像头、激光发射器、定位仪；
[0028]机身摄像头用于获取飞行视野；激光发射器用于测量无人机的距地高度；定位仪
用于测量油箱的距地高度；通过遥控器对无人机的飞行进行控制。
[0029]本专利技术还提供了一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统的试验方法，包括以下步骤：
[0030]S1，按照试验要求的坠落速度v
d
，计算无人机的飞行高度h
d
即距地高度；
[0031]S2，按照试验要求的油箱姿态角α和油箱碰撞角度β，计算坠落板的倾斜角θ；
[0032]S3，按照试验要求的坠落面刚度，选择相应材料的面层，将面层铺装在坠落板的表面；
[0033]S4，将坠落板固定在水平地面上，且坠落板相对水平地面的倾斜角为θ；
[0034]S5，按照油箱姿态角α，将油箱悬吊在无人机上，被悬吊的油箱与水平地面之间的夹角为α；
[0035]S6，悬停控制子系统控制无人机飞行至距地高度为h
d
处并悬停；
[0036]S7，抛投控制子系统将悬吊在无人机上的油箱进行抛投；
[0037]S8，数据测量子系统采集被抛投的油箱坠落在坠落板时的图像数据和温度场数据。
[0038]优选的，步骤S1中，无人机的飞行高度h
d
的计算方式为：
[0039][0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，其特征在于，包括：油箱(1)、无人机(2)、悬停控制子系统、抛投控制子系统、坠落支撑子系统、数据测量子系统；所述油箱(1)悬吊在无人机(2)上；所述悬停控制子系统用于控制无人机(2)的飞行高度；所述抛投控制子系统用于控制无人机(2)上的油箱(1)被抛投；所述坠落支撑子系统包括坠落板(21)，用于接住被抛投的油箱(1)；所述数据测量子系统用于采集被抛投的油箱(1)坠落在坠落板(21)时的图像数据和温度场数据。2.根据权利要求1所述的一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，其特征在于，所述坠落支撑子系统包括：支撑框架(15)、第一底座(16)、第二底座(17)、第三底座(18)、后撑杆(20)和坠落板(21)；支撑框架(15)是纵横梁交错布置的梁式钢框架，支撑框架(15)用于固定和支撑坠落板(21)，坠落板(21)用于承受油箱(1)的坠落冲击力；支撑框架(15)左右两边的两根边纵梁(24)的底端分别与第一底座(16)、第二底座(17)相连接；支撑框架(15)上设有活动支座(36)，后撑杆(20)的一端与支撑框架(15)上的活动支座(36)相连接，后撑杆(20)的另一端与第三底座(18)相连接；第一底座(16)、第二底座(17)、第三底座(18)固定在水平地面上，且第三底座(18)固定在第一底座(16)和第二底座(17)的后方，坠落板(21)相对水平地面具有一定的倾斜角度。3.根据权利要求2所述的一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，其特征在于，所述后撑杆(20)由钢管(42)、法兰式液压油缸(37)和活塞杆(38)组装而成；法兰式液压油缸(37)通过液压油管(39)连接液压控制箱(40)，通过液压控制箱(40)控制法兰式液压油缸(37)内的活塞杆(38)在其行程范围内伸长或缩短，进而控制后撑杆(20)沿着杆轴方向伸长或缩短；后撑杆(20)沿着杆轴方向伸长或缩短带动支撑框架(15)上的活动支座(36)发生转动，从而调节坠落板(21)的倾斜角度。4.根据权利要求2所述的一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，其特征在于，所述数据测量子系统包括：动态倾角传感器(25)、角度显示器(26)、第一相机(27)、第二相机(28)、红外热成像仪(29)、计算机(30)；动态倾角传感器(25)安装在坠落板(21)的底面，用于测量坠落板(21)相对水平地面的倾斜角；第一相机(27)位于坠落板(21)的正面方向，用于从坠落板(21)的正面方向摄录油箱(1)坠落至坠落板(21)的完整过程，即采集正面图像数据；第二相机(28)安装在坠落板(21)的侧面方向，用于从坠落板(21)的侧面方向摄录油箱(1)坠落至坠落板(21)的完整过程，即采集侧面图像数据；红外热成像仪(29)安装在坠落板(21)的正面方向，用于采集油箱(1)与坠落板(21)发生碰撞时的温度场数据；第一相机(27)、第二相机(28)、红外热成像仪(29)通过抗噪信号线(31)分别与计算机(30)相连，将所采集的数据分别上传至计算机(30)，基于计算机(30)处理并分析燃油抛洒分布的图像数据和温度场数据。5.根据权利要求2所述的一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，其特征在于，通过在坠落板(21)的表面可铺装不同材料的面层(43)，实现不同的坠落面刚度。
6.根据权利要求1所述的一种模拟飞机油箱高速坠落试验系统，其特征在于，所述抛投控制子系统包括：固定板(7)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昌建，马鸿盛，贾佳，李炜，吴晓伟，晋文超，李阳，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二九四二部队，
类型：发明
国别省市：