一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置

摘要

本发明提出了一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置，属于飞行器在轨分离地面模拟与测试领域，特别是涉及一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置。解决了现有气浮仿真平台不可借助外力运动，无法真实反映出飞行器在分离之后运动特性的问题。它包括触发系统、模拟墙、连接单元、气浮模拟小车、大理石平台、护栏和缓冲墙。它主要用于飞行器在轨分离后的地面模拟与测试。

说明书

技术领域

本发明属于飞行器在轨分离地面模拟与测试领域，特别是涉及一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置。

背景技术

航天器在发射前需在地面对其进行运动模拟与测试以验证控制系统的稳定性和可靠性，气浮仿真平台作为地面模拟与测试的核心装置对航天技术的发展至关重要。现有气浮仿真平台，可实现多自由度的模拟以及卫星的姿态定位，但不可借助外力运动，无法真实的反映出飞行物在分离之后的运动特性。因此需要设计一种在既定条件下可反复进行多次试验用以反映飞行物在分离之后运动特性的模拟与测试装置。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置，它包括触发系统、模拟墙、连接单元、气浮模拟小车、大理石平台、护栏和缓冲墙，所述触发系统安装在模拟墙上，所述模拟墙安装在大理石平台的一侧，所述缓冲墙安装在大理石平台的另一侧，所述护栏安装于大理石平台长度方向两侧，所述连接单元包括支撑板、弹簧压板、加载螺母、锁紧螺杆、导向柱、分离板、解锁器和压缩弹簧，所述支撑板安装在模拟墙端面上，所述弹簧压板和加载螺母安装于支撑板上，所述分离板与解锁器固定安装，所述锁紧螺杆一端与解锁器连接，另一端与加载螺母螺纹连接，所述分离板上安装有导向柱，所述导向柱外侧设置有压缩弹簧，所述气浮模拟小车包括包络仓、框架、惯性导航、上支承板、气瓶座、底板、缓冲器、五通阀、气浮钉、气瓶和气浮垫，所述包络仓一端与分离板相连，另一端与框架固定连接，所述缓冲器安装在框架靠近缓冲墙一侧，所述框架内中部安装有上支承板，下部安装有底板，所述上支承板上安装气瓶座，所述气瓶座上端安装惯性导航，中间放置气瓶，所述底板四角通过气浮钉连接四个气浮垫，所述五通阀其中一个接口与气瓶相连，所述五通阀另外四个接口分别连接四个气浮垫。

更进一步的，所述底板上开设有减重孔。

更进一步的，所述气瓶座可使用U型卡扣替代，所述U型卡扣穿过底板上开设的减重孔与锁板连接并通过螺钉进行固定，所述U型卡扣与底板之间设置气瓶。

更进一步的，所述惯性导航安装在上支承板顶面上。

更进一步的，所述气浮钉底部为圆弧状，每个气浮钉上装有两个调整螺母。

更进一步的，所述气浮模拟小车上设置有配重机构，所述配重机构包括支撑座、质量块和配重杆，所述质量块安装于配重杆两端，所述配重杆通过支撑座固定安装于框架上，所述配重机构数量为N组。

更进一步的，所述框架通过铝型材和直角件固定连接组成。

更进一步的，所述向柱数量至少为两个，所述弹簧压板和压缩弹簧数量与导向柱数量相等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以在重力条件下反复进行多次模拟试验，通过气瓶为气浮垫供气，使气浮垫与大理石平台表面形成气体薄膜，为气浮模拟小车制造低摩擦的条件，通过压缩弹簧为气浮模拟小车提供驱动力，气浮模拟小车在与连接单元分离后可以准确完整的模拟飞行器在轨分离之后的运动特性，保证飞行器具有沿分离方向及侧向运动的自由度，同时具有分离运动末端及侧向缓冲保护功能。对飞行器分离之后的运动特性进行分析进而优化飞行器的系统结构。本发明可满足模拟飞行器质量的全覆盖，最大程度的模拟飞行器分离后的运动轨迹，操作简单，便于拆卸。模拟墙与分离板的高度可调，可以高效率完成安装过程中微调过程。本发明可以从根本上解决现有气浮仿真平台不可借助外力运动，无法真实反映出飞行器在分离之后运动特性的问题。

附图说明

图1为本发明所述的一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置

图2为本发明所述的连接单元结构示意图

图3为本发明所述的气浮模拟小车结构示意图

图4为本发明所述的气浮垫结构局部剖视图

图5为本发明所述的使用U型卡扣固定气瓶结构示意图

1-触发系统，2-模拟墙，3-支撑板，4-弹簧压板，5-加载螺母，6-锁紧螺杆，7-气浮模拟小车，8-导向柱，9-分离板，10-解锁器，11-压缩弹簧，12-包络仓，13-框架，14-惯性导航，15-上支承板，16-气瓶座，17-底板，18-支撑座，19-质量块，20-配重杆，21-直角件，22-缓冲器，23-五通阀，24-气浮钉，25-锁板，26-气瓶，27-U型卡扣，28-气浮垫，29-大理石平台，30-护栏，31-缓冲墙，32-连接单元

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。

参见图1-5说明本实施方式，一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置，它包括触发系统1、模拟墙2、连接单元32、气浮模拟小车7、大理石平台29、护栏30和缓冲墙31，所述触发系统1安装在模拟墙2上，所述模拟墙2安装在大理石平台29的一侧，所述缓冲墙31安装在大理石平台29的另一侧，所述护栏30安装于大理石平台29长度方向两侧，所述连接单元32包括支撑板3、弹簧压板4、加载螺母5、锁紧螺杆6、导向柱8、分离板9、解锁器10和压缩弹簧11，所述支撑板3安装在模拟墙2端面上，所述弹簧压板4和加载螺母5安装于支撑板3上，所述分离板9与解锁器10固定安装，所述锁紧螺杆6一端与解锁器10连接，另一端与加载螺母5螺纹连接，所述分离板9上安装有导向柱8，所述导向柱8外侧设置有压缩弹簧，所述气浮模拟小车7包括包络仓12、框架13、惯性导航14、上支承板15、气瓶座16、底板17、缓冲器22、五通阀23、气浮钉24、气瓶26和气浮垫28，所述包络仓12一端与分离板9相连，另一端与框架13固定连接，所述缓冲器22安装在框架13靠近缓冲墙31一侧，所述框架13内中部安装有上支承板15，下部安装有底板17，所述上支承板15上安装气瓶座16，所述气瓶座16上端安装惯性导航14，中间放置气瓶26，所述底板17四角通过气浮钉24连接四个气浮垫28，所述五通阀23其中一个接口与气瓶26相连，所述五通阀23另外四个接口分别连接四个气浮垫28。

本发明用于在重力条件下模拟空间环境微重力或无重力条件下星箭分离之后卫星的运动特性。本发明以铝型材搭建的平台框架作为基准，将其他部件安装在平台框架上。模拟墙2用于连接单元32和触发系统1的机械安装接口，触发系统1可发送信号，实现气浮模拟小车7与连接单元32的分离，连接单元32实现气浮模拟小车7与模拟墙2的可靠连接，在连接状态下提供不大于10kN的预紧力。由于气浮模拟小车7质量不同，接口尺寸、据地高度均有变化，因此在模拟墙2上留有连接孔，支撑板3可在铝型材上滑动，便于连接单元32及触发系统1的安装，保证气浮模拟小车7具有沿分离方向及侧向运动的自由度。气瓶26通过五通阀23将气体运送到四个气浮垫28上，使气浮垫28与大理石平台29表面之间形成气体薄膜，实现气浮模拟小车7以近似无摩擦力的条件进行模拟分离运动。在满足低摩擦的条件下，触发系统1发送信号，解锁器10与锁紧螺杆6断开连接，实现气浮模拟小车7与连接单元32的分离，通过压缩弹簧11的形变为气浮模拟小车7提供动能，使气浮模拟小车7沿大理石平台29长度方向做水平运动，当气浮模拟小车7运动至末端时，利用缓冲器22和缓冲墙31吸收气浮模拟小车7的动能，使气浮模拟小车7减速直至停止运动，侧向安装的护栏30起到保护侧向运动的作用。

本发明所述加载螺母5用于在气浮模拟小车7与连接单元32连接时对压缩弹簧11进行压缩，通过旋转加载螺母5使锁紧螺杆6运动，带动分离板9向模拟墙2一侧运动，进而对压缩弹簧11压缩。所述弹簧压板4用于固定弹簧，所述导向柱8起到导向作用，便于连接单元32的对接。所述惯性导航14用于测量气浮模拟小车7的运动方向、速度等运动特性。

本发明所述气浮钉24底部为圆弧状，方便气浮垫28的安装于调整，每个气浮钉24上安装有两个调整螺母，可通过调整螺母调节底板17与气浮垫28之间的距离，提高气浮模拟小车7的水平度。所述气浮模拟小车7上设置有配重机构，配重机构包括支撑座18、质量块19和配重杆20，质量块19安装于配重杆20两端，配重杆20通过支撑座18固定安装于框架13上，配重机构的数量根据实际模拟需求进行设置。所述框架13通过铝型材和直角件21固定连接组成。所述导向柱8数量至少为两个，所述弹簧压板4和压缩弹簧11数量与导向柱8数量相等。

本发明还可以对气瓶26的安装位置进行优化，使用U型卡扣27对气瓶26进行固定安装。在底板17上开设减重孔，U型卡扣27穿过底板17上开设的减重孔与锁板25连接并通过螺钉进行固定，将气瓶26固定安装在U型卡扣27与底板17之间，使用此种方式安装气瓶26时将惯性导航14直接安装在上支承板15顶面上即可。

本发明所述一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置主要以模拟飞行器的本身参数属性来分析其运动轨迹，根据装置在大理石平台29上的运动情况，得出模拟飞行器在分离后的运动特性及特点，最大外形尺寸为724.5mm×580mm×1079mm。

以上对本发明所提供的一种气浮式飞行器在轨分离地面模拟与测试装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。