阅读说明：本技术 带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置及方法 (Device and method for testing overwater transverse static stability of rotorcraft with buoys ) 是由 王晓强 李名琦 朱元春 黄艳平 何新强 何帆 杨力 任健 吴建华 刘畅 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置及方法,该装置包括旋翼航空器的缩比模型及等缩比的缩比浮筒、能容纳缩比模型及缩比浮筒的水箱、扶正力矩检测机构；扶正力矩检测机构包括分别设在缩比模型对称中心纵向前后且同轴的前转轴和后转轴,前转轴配合穿过前限位槽后往前依次固连有扭矩传感器和分度盘A,分度盘A往前通过插销和插销孔角度可调的连接有分度盘B,分度盘B往前固连有导向杆,导向杆配合穿过导向槽后与反扭矩组件连接,后转轴与后限位槽配合,前限位槽、导向槽和后限位槽均为竖向槽,导向杆在导向槽内只能上下移动,反扭矩组件用于为导向杆提供与分度盘B相反的扭矩。本发明操作方便,测试简单,适用范围广。(The invention discloses a device and a method for testing the horizontal static stability of a rotorcraft on water, wherein the device comprises a scaling model of the rotorcraft, a scaling buoy with equal scaling, a water tank capable of accommodating the scaling model and the scaling buoy, and a righting moment detection mechanism; righting moment detection mechanism is including establishing respectively at vertical preceding back and coaxial front axle of scaling model symmetric center and back pivot, the front axle cooperation is passed and is linked firmly torque sensor and graduated disk A forward in proper order behind the preceding spacing groove, graduated disk A is connected with graduated disk B through bolt and bolt hole angularly adjustable forward, graduated disk B has linked firmly the guide bar forward, the guide bar cooperation is passed and is connected with anti-torque assembly behind the guide groove, back pivot and back spacing groove cooperation, preceding spacing groove, guide groove and back spacing groove are vertical groove, the guide bar can only reciprocate in the guide groove, anti-torque assembly is used for providing the moment of torsion opposite with graduated disk B for the guide bar. The invention has the advantages of convenient operation, simple test and wide application range.)

带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置及方法

技术领域

本发明属于旋翼航空器测试领域，具体涉及一种带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置及方法。

背景技术

为了避免旋翼航空器落水后下沉，可以在旋翼航空器上配置浮筒，浮筒的体积及安装位置对浮筒的救生效果至关重要，而为了给浮筒的体积及安装位置设计提供依据，需要对旋翼航空器水上横向静态稳定性进行测试，但是目前的测试装备较复杂，测试的操作难度大，适用范围有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置及方法，本发明安装、操作方便，测试简单，适用范围广，对于各型旋翼航空器浮筒的设计有较大的指导作用。

本发明所采用的技术方案是：

一种带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置，包括旋翼航空器的缩比模型及等缩比的缩比浮筒、能容纳缩比模型及缩比浮筒的水箱、扶正力矩检测机构；扶正力矩检测机构包括分别设在缩比模型对称中心纵向前后且同轴的前转轴和后转轴，前转轴配合穿过前限位槽后往前依次固连有扭矩传感器和分度盘A，分度盘A往前通过插销和插销孔角度可调的连接有分度盘B，分度盘B往前固连有导向杆，导向杆配合穿过导向槽后与反扭矩组件连接，后转轴与后限位槽配合，前限位槽、导向槽和后限位槽均为竖向槽，前转轴和后转轴分别能在前限位槽和后限位槽内上下移动、左右转动，导向杆在导向槽内能上下移动不能左右转动，反扭矩组件用于为导向杆提供与分度盘B相反的扭矩。

进一步地，导向杆截面为腰形。

进一步地，导向槽的两边为导轨，导轨上均配合有滑块，导向杆从两边的滑块之间配合穿过。

进一步地，分度盘A上左右对称的分布有若干插销孔，同侧的插销孔间角度间隔均等，分度盘B上设有两个左右对称的插销孔。

进一步地，反扭矩组件包括支撑轴与横向导轨滑动配合的动滑轮、绕过动滑轮顶部且两端向下的传动绳、设在传动绳一端的配重、设在传动绳另一端的连接板，导向杆与连接板连接。

一种带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试方法，采用上述带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置，包括步骤：

S1、在水箱内加水至适当位置后放入缩比模型和缩比浮筒，将前转轴放入前限位槽内、后转轴放入后限位槽内，将前转轴往前依次固连扭矩传感器和分度盘A，将导向杆放入导向槽内并与反扭矩组件连接，导向杆与分度盘B固连，将分度盘A和分度盘B通过插销和插销孔连接，根据需要选择分度盘A和分度盘B的角度θ；

S2、调整配重的重量，使导向杆能在导向槽内自由的上下移动，即处于扭矩平衡状态，待扭矩传感器示数稳定后读取并记录扭矩传感器示数，得到在角度θ时带缩比浮筒的缩比模型的扶正力矩；

S3、调整角度θ，重复测试，得到不同角度θ下带缩比浮筒的缩比模型的扶正力矩；

S4、根据缩比模型与旋翼航空器力矩转化准则，将缩比模型测量的数据转化为旋翼航空器横滚角-扶正力矩数据，形成角度-扶正力矩曲线。

进一步地，如果测试得到浮筒可为旋翼航空器提供扶正力矩的横滚角范围较小或不满足产品规范的要求，则应增大浮筒的体积或将浮筒向旋翼航空器横向方向外侧移动，以便增大浮筒对旋翼航空器提供的扶正力矩。

本发明的有益效果是：

本发明根据几何相似原则，对安装浮筒的旋翼航空器进行缩比设计，利用扭矩传感器测试缩比模型在不同横滚角下的扶正力矩，将缩比模型测试数据转化为带浮筒的旋翼航空器在不同横滚角下的扶正力矩，并可测试得到缩比模型发生倾覆的临界角，从而得到旋翼航空器的水上横向静态稳定性；该装置中，反扭矩组件起到了平衡的作用，消除了设备重量的影响，前限位槽和后限位槽确保了纵向位置度，导向杆与导向槽的配合，保证了扭矩的精确测量，分度盘A和分度盘B方便调整横滚角度，该装置安装、操作方便，测试简单，适用范围广，对于各型旋翼航空器浮筒的设计有较大的指导作用。

附图说明

图1是本发明实施例中带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置的结构示意图(旋翼未示出)。

图2是本发明实施例中带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置的俯视图(旋翼未示出)。

图3是本发明实施例中缩比模型的示意图(旋翼未示出)。

图4是本发明实施例中缩比模型和缩比浮筒的安装示意图(旋翼未示出)。

图5是本发明实施例中导向槽的示意图。

图6是本发明实施例中分度盘A的示意图。

图7是本发明实施例中分度盘B的示意图(与导向杆为一体)。

图8是本发明实施例中扭矩传感器、分度盘A、分度盘B、导向杆和导向槽的安装示意图。

图9是本发明实施例中反扭矩组件的示意图。

图10是本发明实施例不同横滚角下的扶正力矩曲线图。

图中：1-反扭矩组件；2-前限位槽；3-前转轴；4-缩比浮筒；5-缩比模型；6-后转轴；7-后限位槽；8-水箱；9-导向杆；10-扭矩传感器；11-导向槽；12-导轨；13-滑块；14-分度盘A；15-插销孔；16-分度盘B；17-插销；18-支撑轴；19-动滑轮；20-横向导轨；21-传动绳；22-连接板；23-配重。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至图9所示，一种带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置，包括旋翼航空器的缩比模型5及等缩比的缩比浮筒4、能容纳缩比模型5及缩比浮筒4的水箱8、扶正力矩检测机构；扶正力矩检测机构包括分别设在缩比模型5对称中心纵向前后且同轴的前转轴3和后转轴6，前转轴3配合穿过前限位槽2后往前依次固连有扭矩传感器10和分度盘A14，分度盘A14往前通过插销17和插销孔15角度可调的连接有分度盘B16，分度盘B16往前固连有导向杆9，导向杆9配合穿过导向槽11后与反扭矩组件1连接，后转轴6与后限位槽7配合，前限位槽2、导向槽11和后限位槽7均为竖向槽，前转轴3和后转轴6分别能在前限位槽2和后限位槽7内上下移动、左右转动，导向杆9在导向槽11内能上下移动不能左右转动，反扭矩组件1用于为导向杆9提供与分度盘B16相反的扭矩。

本发明根据几何相似原则，对安装浮筒的旋翼航空器进行缩比设计，利用扭矩传感器10测试缩比模型5在不同横滚角下的扶正力矩，将缩比模型5测试数据转化为带浮筒的旋翼航空器在不同横滚角下的扶正力矩，并可测试得到缩比模型5发生倾覆的临界角，从而得到旋翼航空器的水上横向静态稳定性；该装置中，反扭矩组件1起到了平衡的作用，消除了设备重量的影响，前限位槽2和后限位槽7确保了纵向位置度，导向杆9与导向槽11的配合，保证了扭矩的精确测量，分度盘A14和分度盘B16方便调整横滚角度，该装置安装、操作方便，测试简单，适用范围广，对于各型旋翼航空器浮筒的设计有较大的指导作用。

如图7和图8所示，在本实施例中，导向杆9截面为腰形。

如图5和图8所示，在本实施例中，导向槽11的两边为导轨12，导轨12上均配合有滑块13，导向杆9从两边的滑块13之间配合穿过；导向杆9通过两侧的滑块13贴合限位，可以减小摩擦，方便测试操作。

如图6和图7所示，在本实施例中，分度盘A14上左右对称的分布有若干插销孔15，同侧的插销孔15间角度间隔均等，分度盘B16上设有两个左右对称的插销孔15。

如图9所示，在本实施例中，反扭矩组件1包括支撑轴18与横向导轨20滑动配合的动滑轮19、绕过动滑轮19顶部且两端向下的传动绳21、设在传动绳21一端的配重23、设在传动绳21另一端的连接板22，导向杆9与连接板22连接。

一种带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试方法，采用上述带浮筒的旋翼航空器水上横向静态稳定性测试装置，包括步骤：

S1、在水箱8内加水至适当位置后放入缩比模型5和缩比浮筒4，将前转轴3放入前限位槽2内、后转轴6放入后限位槽7内，将前转轴3往前依次固连扭矩传感器10和分度盘A14，将导向杆9放入导向槽11内并与反扭矩组件1连接，导向杆9与分度盘B16固连，将分度盘A14和分度盘B16通过插销17和插销孔15连接，根据需要选择分度盘A14和分度盘B16的角度θ；

S2、调整配重23的重量，使导向杆9能在导向槽11内自由的上下移动，即处于扭矩平衡状态，待扭矩传感器10示数稳定后读取并记录扭矩传感器10示数，得到在角度θ时带缩比浮筒4的缩比模型5的扶正力矩；

S3、调整角度θ，重复测试，得到不同角度θ下带缩比浮筒4的缩比模型5的扶正力矩；

S4、根据缩比模型5与旋翼航空器力矩转化准则，将缩比模型5测量的数据转化为旋翼航空器横滚角-扶正力矩数据，形成角度-扶正力矩曲线。

如图10所示，为带浮筒的某型旋翼航空器在不同横滚角下的扶正力矩曲线图，由图可知，旋翼航空器在左横滚62°、右横滚61°左右扶正力矩为0，为倾覆临界角，超过此角度旋翼航空器即会发生倾覆。由此便得到带浮筒的旋翼航空器模型水上横向静态稳定性，即该状态的浮筒可在-62°～61°范围内，为旋翼航空器提供扶正力矩，同时可知道在左横滚22°，右横滚21°左右扶正力矩达到极值。

如果测试得到浮筒可为旋翼航空器提供扶正力矩的横滚角范围较小或不满足产品规范的要求，则应增大浮筒的体积或将浮筒向旋翼航空器横向方向外侧移动，以便增大浮筒对旋翼航空器提供的扶正力矩。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。