一种弹射起飞的无人机全机静力试验柔性支持方法
阅读说明：本技术 一种弹射起飞的无人机全机静力试验柔性支持方法 (Flexible support method for catapult-assisted take-off unmanned aerial vehicle full-aircraft static test ) 是由 董天智 曹文斌 傅芳 刘畅 刘迪威 刘海峰 饶勇刚 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本申请涉及无人机技术领域,公开了一种弹射起飞的无人机全机静力试验柔性支持方法,本方法在弹射起飞无人机机身非考核结构框处粘贴胶布带,垂向支持通过三个起吊葫芦与连接件对拉,起吊葫芦和连接件都与加载框架相连。当试验未进行加载时,无人机依靠三个起吊葫芦调整飞机初始姿态,当向上载荷施加时,通过连接件约束飞机垂向位移、俯仰和滚转,飞机框两侧的胶布带通过连接件连接至立柱,约束无人机的侧向位移和偏航,而无人机的航向约束则通过连接杆连接至飞机假发,由此达到飞机静定支持状态。本申请既节约了试验经费又缩短了试验周期,并且对试验结果的影响也很小,整个过程操作简单,具有较大实际应用价值。(The application relates to the technical field of unmanned aerial vehicles, and discloses a flexible support method for a full-mechanical static test of an catapult-assisted take-off unmanned aerial vehicle. When the experiment was not carried out the loading, unmanned aerial vehicle relied on the three calabash of lifting by crane to adjust the aircraft initial attitude, when the upward load was applyed, retrained vertical displacement of aircraft, every single move and roll over through the connecting piece, and the rubberized fabric area of aircraft frame both sides is connected to the stand through the connecting piece, retrains unmanned aerial vehicle's lateral displacement and driftage, and unmanned aerial vehicle's course restraint then is connected to the aircraft wig through the connecting rod, reaches the quiet supporting state of aircraft from this. The method and the device have the advantages that the test cost is saved, the test period is shortened, the influence on the test result is small, the operation of the whole process is simple, and the method and the device have great practical application value.)
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，具体涉及一种弹射起飞的无人机全机静力试验柔性支持方法。
背景技术
在飞机地面静力试验中，飞机需要具备一定的支持状态，以保证飞机在试验过程中的姿态稳定。试验飞机的支持应该尽量模拟试验飞机在实际使用飞行过程中的状态，同时还必须方便试验载荷施加以及其他相应试验设备的安装与检查，并且不能影响试验飞机机体正常变形与考核部位的应力分布。对于试验支持位置需要施加被动载荷的情况，还需要考虑在非重点考核部位且刚度较大位置设置飞机支持位置，同时考虑被动载荷以及试验加载、安装误差带来的误差累计到该被动加载点。
目前，常规的飞机全机静力试验通常选用起落架作为飞机静力试验的支持装置，前、主起设置垂向约束点，约束飞机垂向位移、俯仰和滚转；左主起设置侧向约束点，约束侧向位移；左、右主起设置航向约束点以约束位移和偏航，使得飞机到达静定支持状态，以便通过支持位置的载荷误差监控评估试验载荷施加误差。但是对于无起落架、采用弹射起飞，并且利用降落伞着落的无人机来说显然无法采用这种方法进行全机静力试验，而现有的方式一般采用的是将飞机倒置，然后用吊车悬吊飞机，在向下对飞机机翼进行加载，这种方法无法加载机身载荷，因此与飞机实际受力有区别，在加载过程中，机身起吊位置载荷过于集中，而机身上部位得不到考核，另外如果飞机本身重量较大，飞机载荷也会较大，此方法就不适用了，会有较大的试验风险，在加载时，如果出现结构破坏，飞机将会坠落。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提出了一种专门针对无起落架，采用弹射起飞的无人机的全机静力试验柔性支持方法，本方法对试验结果影响小，操作简便，并且还缩短了试验周期以及试验成本。
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种弹射起飞的无人机全机静力试验柔性支持方法，具体包括以下步骤：
A、确定支持约束形式；
B、确定支持位置；
C、确定飞机支持高度；
D、粘贴连接胶布带；
E、起吊无人机；
F、调节连接件约束支持无人机；
G、调节无人机姿态与连接预紧力。
进一步地，所述步骤A中，首先设置三个起吊点，并对应设置三个垂向约束点，用于约束飞无人机的垂向位移、俯仰和滚转，接着设置四个对拉侧向约束点，约束飞机侧向位移和偏航，最后使用连接件连接发动机假件，约束无人机的航向。
进一步地，所述步骤B中，根据有限元计算结果选取弹射无人机前机身框与后机身框强度较高，并且离翼身连接接头处较远，同时不影响无人机机体正常变形和考核部位应力分布的结构位置作为全机静力试验支持位置。
进一步地，所述步骤C中，根据试验加载设备的安装需求以及试验加载框架的高度，确定无人机的支持高度。
进一步地，所述步骤D中，根据试验载荷，在选定支持位置的机身前后框左右两侧粘贴多个胶布带，同时在机身腹部和顶部也分别粘贴多个胶布带，将试验载荷均匀分布在机身框结构上。
进一步地，所述步骤E中，起吊葫芦连接机身顶部上的胶布带，将无人机起吊至相应的支持高度。
进一步地，所述步骤F中，当无人机起吊至支持高度后，通过具有左右螺纹结构的连接件分别将无人机机腹和机身侧向的胶布带以及无人机的发动机假件连接到加载框架的立柱上，并在连接件上分别安装垂向约束力载荷传感器、侧向约束力载荷传感器和航向约束力载荷传感器，然后调节发动机假件上的连接件长度使得航向力载荷传感器数值接近零值。
进一步地，所述步骤G中，采用激光测量仪测量无人机前、后机身水平测量点，左、右机翼翼尖测量点距离承力地坪的高度，根据测量结果调节起吊点起吊葫芦的长度，接着调节机身侧向约束点处的连接件长度，使得左右两侧的侧向约束力载荷传感器的数值相等，最后根据垂向约束力载荷传感器的反馈数值调节机身垂向约束点处连接件的预紧力至0.1KN。
进一步地，其特征在于：所述胶布带的强度为机身框所受载荷的3倍。
本申请的有益效果：
（1）本申请针对无起落架，采用弹射方式起飞的无人机的全机静力试验，提出了一种有针对性的柔性支持方法，本方法只需使用常规连接件、胶布带等部件进行连接，安装方便，既节约了试验经费又缩短了试验周期，并且对试验结果的影响也很小，整个过程操作简单，具有较大实际应用价值。
（2）本申请通直接在机身框上通过胶布带设置无人机约束支持位置，不破坏机身结构完整性而直接支持无人机，同时采用三个起吊点可以方便调节无人机姿态，以便对整个无人机进行静力试验，并且在试验加载过程中还能对无人机起保护作用。
（3）本申请试验约束支持为6自由度静定支持，约束支持位置距主考核部位较远，受力真实，对试验结果影响小，精度较高。
附图说明
图1为本申请方法流程图；
图2为本申请弹射起飞无人机全机静力试验柔性支持轴侧示意图；
图3为本申请弹射起飞无人机全机静力试验柔性支持俯视示意图；
图4为本申请连接件结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步地详细说明，但本申请的实施方式不限于此。
由于弹射式起飞的无人机采用弹射起飞，并且没有起落架，降落时也依靠降落伞着落，因此常规的、通用的飞机全机静力试验的柔性支持方式对其完全不适用，基于此，本实施例公开了一种适用于弹射起飞的无人机全机静力试验柔性支持方法，采用本方法不仅能够对弹射起飞无人机进行静力试验，并且试验结果的影响也很小，整个过程操作简便，缩短了试验周期以及试验的成本。参照说明书附图1-图4，所述方法具体包括以下七个步骤：
步骤一、确定支持约束形式
首先在机身上设置三个起吊点，然后在机身上对应设置三个垂向约束点，用于约束飞无人机的垂向位移、俯仰和滚转，接着在机身上设置四个对拉侧向约束点，约束飞机侧向位移和偏航，最后使用连接件连接无人机的发动机假件，约束无人机的航向，无人机由此实现六自由度静定支持状态；
起吊点在无人机进入试验井架后用于起吊无人机和调节无人机姿态，起吊点通常采用安全系数较高的吊绳作为连接，在无人机全机进行完试验扣重后，起吊点的载荷应为接近零值，在试验过程中起到保护无人机安全的作用，当试验发生结构破坏或者异常卸载后，可以保护飞机不下落，始终处于悬空状态；进一步地，当无人机姿态出现侧向偏航趋势后，侧向约束点通过两边对拉的拉力实现飞机侧向姿态的稳定；
步骤二、确定支持位置
根据有限元计算结果选取弹射无人机前机身框与后机身框强度较高，并且离翼身连接接头处较远，同时不影响无人机机体正常变形和考核部位应力分布的结构位置作为全机静力试验支持位置，支持位置即是步骤一中，各个起吊点以及约束点的设置位置，支持位置选择距离较远的两个框，使得力臂较长，有益于无人机俯仰、滚转以及偏航的约束；所述起吊点、垂向约束点以及侧向约束点在前机身框与后机身框均设置有，具体的，起吊点设置在前机身框和后机身框上并且位于机身顶部，垂向约束点设置在前机身框和后机身框上并且位于机身腹部，侧向约束点设置在前机身框和后机身框上并且位于机身左右两侧；
步骤三、确定飞机支持高度
根据试验加载设备的安装需求、试验加载框架的高度以及人员操作的便捷性，最终确定无人机的支持高度；对于无人机来说可以支持到距飞机水平线2500mm左右的位置；
步骤四、粘贴连接胶布带
由于弹射起飞的无人机没有起落架，无法直接连接飞机结构，为了把飞机固定住，采用胶布带的形式固定无人机，而在粘贴胶布带时，为了不破坏无人机本身结构的完整性，所以根据试验载荷，在选定支持位置的机身前后框左右两侧粘贴多个胶布带，同时在机身腹部和顶部也分别粘贴多个胶布带，将试验载荷均匀分布在机身框结构上；所述胶布带的选取应按照机身框所受载荷的3倍进行选取，即胶布带的强度至少为机身框所受载荷的3倍；
步骤五、起吊无人机
在胶布带粘贴牢固后，将起吊葫芦连接至位于机身顶部的胶布带上，利用起吊葫芦将无人机起吊至相应的支持高度；
步骤六、调节连接件约束支持无人机
当飞机起吊至大概的支持高度后，利用静力试验通常采用的具有左右螺纹结构的连接件分别与无人机机腹以及机身侧向的胶布带连接，连接件的另一端连接至加载框架的立柱上，接着继续采用具有左右螺纹结构的连接件将无人机的发动机假件连接到加载框架的立柱上，然后在上述连接件上分别安装垂向约束力载荷传感器、侧向约束力载荷传感器和航向约束力载荷传感器，垂向约束力载荷传感器位于无人机机腹的连接件上，侧向约束力载荷传感器位于无人机机身侧向的连接件上，航向约束力载荷传感器位于无人机发动机假件的连接件上，接着调节发动机假件上的连接件长度使得航向力载荷传感器数值接近零值，最后用连接件与无人机机腹处的胶布带连接，将无人机机腹连接到承力地坪上；所述连接件为本领域技术人员公知的现有技术，连接件由多个可调长度连接件和固定长度连接件构成；
步骤七、调节无人机姿态与连接预紧力。
采用激光测量仪测量无人机前、后机身水平测量点，左、右机翼翼尖测量点距离承力地坪的高度，根据测量结果调节起吊点起吊葫芦的长度，使得无人机的理论水平高度在2500mm±1mm以内，接着收紧或放松机身侧向约束点处的连接件，使得无人机机头和机尾的中线保持在试验安装位置处，此时可以收紧侧向约束点处的连接件，最终使得左右两侧的侧向约束力载荷传感器的数值相等，依据结构框的承力情况，可以保持在0.1KN左右，最后收紧垂向约束点处的连接件，根据垂向约束力载荷传感器的反馈数值调节机身垂向约束点处连接件的预紧力至0.1KN左右，达到拉紧无人机的作用。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。