一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种弹射开伞的试验装置和方法，特别是一种空中垂直弹射开伞的试验装置和方法，属于飞行器回收系统地面试验领域。
【背景技术】
[0002]无人直升机应急伞降系统2用于飞行过程中发生意外故障出现失控情况下实现无人直升机的缓慢降落与安全回收，以减少损失，保护数据信息，降低对地面人员的安全威胁。无人直升机应急伞降系统2在工作时，弹射器23垂直弹射伞舱盖21并带出降落伞伞包22，随即拉直降落伞，降落伞充气张满完成开伞。在伞降系统2应用于直升机应急回收前，须对伞降系统2的工作性能进行试验验证。以往针对无人直升机伞降系统2的试验方法均是基于地面的弹伞试验验证方法，仅能在地面验证弹射开伞方案的可行性及降落伞系是否可靠拉出并拉直，不能模拟空中弹射开伞过程，无法判断无人直升机能否有效回收。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是:弥补现有技术的不足，提供了一种无人直升机伞降系统空中垂直弹伞的试验装置及相应的试验方法，实现了对无人直升机失控状态下伞降回收系统工作环境和工作过程的模拟。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，包括:无人直升机模拟结构、伞降系统、点火控制装置、投放控制装置和图像处理装置；所述无人直升机模拟结构与实际无人直升机的外形尺寸和重量完全相同，无人直升机模拟结构通过投放控制装置吊挂在试验塔的塔臂上，伞降系统和点火控制装置固定在无人直升机模拟结构上，图像处理装置位于地面；投放控制装置根据外部指令从塔臂上释放无人直升机模拟结构，点火控制装置在无人直升机模拟结构自由下落后控制伞降系统弹射出去，图像处理装置获取无人直升机模拟结构落地时的图像并计算出无人直升机模拟结构的稳降着陆速度，并通过比较着陆速度实测值与理论值，给出试验结果。
[0006]所述伞降系统包括伞舱盖、伞包、弹射器、和伞舱；伞舱的底部固定安装在无人直升机模拟结构的上表面，弹射器穿过伞舱底部中心和伞舱盖中心，弹射器的顶部通过螺钉与伞舱盖连接，伞包填充在伞舱内部；弹射器在点火控制装置的控制下点火，弹射器点火后，伞舱盖及伞包一起弹出。
[0007]所述点火控制装置包括电池组、控制盒、点火电缆、拔销开关和拔销绳；电池组及控制盒固定在无人直升机模拟结构的中层安装面，拔销开关安装于无人直升机模拟结构的上端面，拔销绳一端系在拔销开关的拔销上，另一端系留在塔臂上；电池组为控制盒供电，控制盒通过点火电缆与拔销开关连接，当无人直升机模拟结构自由下落使得拔销绳完全张紧并拉出拔销开关的拔销后，拔销开关闭合，接通控制盒与弹射器，控制盒通过点火电缆控制弹射器的点火器点火。
[0008]所述投放控制装置包括吊带、连接绳、切割器、释放控制装置；四根吊带的一端分别固定在塔臂横梁上，四根吊带的另一端设有端部带环，四根吊带穿过无人直升机模拟结构后，连接绳依次穿过四个端部带环和切割器，切割器通过电缆与释放控制装置连接，释放控制装置接收外部指令控制切割器切断连接绳。
[0009]所述吊带的长度为15m ;所述切割器有两个，互为备份。
[0010]一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验方法，包括如下步骤:
[0011](a)将点火控制装置的电池组、控制盒安装固定在无人直升机模拟结构中部的安装板上，拔销开关安装于无人直升机模拟结构的上端面；
[0012](b)将装配完整的伞降系统安装在无人直升机模拟结构的上表面，并将弹射器与点火电缆连接；
[0013](c)通过四根吊带、连接绳和切割器，将无人直升机模拟结构起吊在塔臂上，并通过控制电缆将切割器与释放控制装置连接，将拔销绳的一端固定在塔臂上；
[0014](d)将无人直升机模拟结构起吊至投放高度后，释放控制装置接收外部指令，启动切割器，切断连接绳，释放吊带，使得无人直升机模拟结构自由下落，拔销绳拉直后拔出拔销开关的拔销，点火控制装置启动，引爆弹射器，弹出伞舱盖，从而拉出伞包；
[0015](e)在无人直升机模拟结构着陆时，利用图像处理装置记录无人直升机模拟结构着陆瞬间的图像；
[0016](f)利用步骤(5)获得的无人直升机模拟结构着陆前后瞬时的过程图像，计算出无人直升机模拟结构的稳降着陆速度；将着陆速度实测值与理论值比较，当且仅当两者的差值绝对值小于0.3m/s时，判定试验成功。
[0017]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0018](I)本发明采用无人直升机模拟结构替代无人直升机结构，模拟无人直升机的外形尺寸、重量和着陆姿态，该方式具有结构简单，移动、安装方便快捷的优点；所述无人直升机模拟结构与实际无人直升机的外形尺寸和重量完全相同。
[0019](2)本发明采用由吊带、连接绳、切割器和释放控制装置组成的试验装置将无人直升机模拟结构起吊，并采用带有拔销开关的点火控制装置，实现了伞降系统弹射器的被动点火控制，能够保证从无人直升机失控到伞降系统工作的连贯性，有效模拟无人直升机失控条件下伞降系统的高空工作环境和垂直弹盖、开伞、着陆的一系列回收过程；
[0020](3)本发明采用图像处理装置同时实现了无人直升机模拟结构图像的记录和直升机稳降着陆速度的测量，拍摄图像及测量数据能够一一对应，有助于试验比对分析。
【附图说明】
[0021]图1为本发明试验装置安装示意图；
[0022]图2为本发明无人直升机模拟结构外形示意图；
[0023]图3为本发明伞降系统结构示意图；
[0024]图4为本发明点火控制装置组成示意图；
[0025]图5为本发明投放控制装置组成示意图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本发明设计的一种无人直升机伞降系统空中弹射开伞试验装置，包括:无人直升机模拟结构1、伞降系统2、点火控制装置3、投放控制装置4和图像处理装置；无人直升机模拟结构I通过投放控制装置4吊挂在试验塔塔臂5上，伞降系统2和点火控制装置3固定在无人直升机模拟结构I上，图像处理装置位于地面；投放控制装置4根据外部指令从塔臂5上释放无人直升机模拟结构I，点火控制装置3在无人直升机模拟结构I自由下落后控制伞降系统2弹射出去，图像处理装置获取无人直升机模拟结构I落地时的图像并计算出无人直升机模拟结构的稳降着陆速度，并通过比较着陆速度实测值与理论值，给出试验结果。
[0027]如图2所示，无人直升机模拟结构I由模拟框架11和起落架12两部分组成，整体采用框架结构，机身11和起落架12通过螺钉连接，其整体外形尺寸长X宽X高为1200mmX621mmX633mm,重量为60kg，与实际无人直升机的外形尺寸和重量完全相同，上层横梁和下层横梁上分别有一块安装板，分别提供伞降系统2和点火控制装置3的安装面，模拟无人直升机的外形尺寸、重量和着陆姿态。
[0028]如图3所示，所述伞降系统2包括伞舱盖21、伞包22、弹射器23、和伞舱24 ;伞舱24的底部固定安装在无人直升机模拟结构I的上表面，弹射器23穿过伞舱24底部中心和伞舱盖21中心，弹射器23的顶部通过螺钉与伞舱盖21连接，伞包22填充在伞舱24内部；弹射器23在点火控制装置3的控制下点火，弹射器23点火后，伞舱盖21及伞包22 —起弹出。
[0029]如图4所示，所述点火控制装置3包括电池组31、控制盒32、点火电缆33、拔销开关34和拔销绳35 ;电池组31及控制盒32固定在无人直升机模拟结构I的中层安装面，拔销开关34安装于无人直升机模拟结构I的上端面，拔销绳35 —端系在拔销开关34的拔销上，另一端系留在塔臂5上；电池组31为控制盒32供电，控制盒32通过点火电缆33与拔销开关34连接，当无人直升机模拟结构I自由下落使得拔销绳35完全张紧并拉出拔销开关34的拔销后，拔销开关34闭合，接通控制盒32