СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ НА РЕЖИМЕ ВИСЕНИЯ И ВЗЛЕТА

Полезная модель относится к средствам испытания авиационной техники, а именно к стендам для испытаний беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки (БЛА ВВП), и может быть использована для настройки системы автоматической стабилизации БЛА.
Известен «Стенд для испытания механической трансмиссии летательного аппарата» по патенту RU 1374663 C, МПК В64С 27/12, G01M 19/00, опубликованный 30.09.1994, содержащий опорную раму, на которой закреплены испытываемые редукторы с выходными валами, устройства нагружения силами тяги и поперечными силами, выполненные в виде гидроцилиндров, штоки которых шарнирно закреплены на центральном подшипнике, установленном на каждом выходном валу испытываемых редукторов, устройствами нагружения крутящим моментом и систему управления нагружающими устройствами. С целью приближения условий нагружения к натурным, стенд снабжен поворотными платформами и приводными электродвигателями для поворота платформ, при этом поворотные платформы посредством подшипников закреплены на опорной раме соосно с каждым из выходных валов испытываемых редукторов, корпуса гидроцилиндров закреплены на поворотных платформах, а каждое устройство нагружения крутящим моментом выполнено с независимым друг от друга электрическим контуром.
Недостатком данного стенда является то, что он работает по разомкнутой схеме нагружения, включает в себя несколько электроприводов и два устройства торможения, что требует сложного аппаратного управления и усложняет конструкцию стенда.
Наиболее близкой по технической сущности и взятой в качестве прототипа является «Стенд для испытаний квадрокоптеров» по патенту RU 163054 U1, МПК В64С 27/12, G01M 9/06, опубликованный 10.07.2016 Б.И. №19. Устройство состоит из основания, на котором неподвижно закреплена стойка, внутри которой установлен с возможностью вращения вертикальный вал с закрепленной на нем платформой. На платформе установлен привод, кинематически связанный с горизонтальным валом. На конце горизонтального вала установлен неподвижно другой привод, кинематически связанный через вал с платформой, предназначенной для крепления квадрокоптера. Вертикальный вал соединен с электромагнитной муфтой-тормозом. Посредством привода, связанного с горизонтальным валом, платформа с закрепленным квадрокоптером осуществляет наклон относительно оси вала. Затем, после включения тяги квадрокоптера произойдет вращение всей конструкции относительно оси вертикального вала. При этом создается тормозящий момент за счет муфты-тормоза, прямо пропорциональный току, подаваемому на муфту. В зависимости от величины этого момента и конструктивных размеров горизонтального вала можно измерить тяговое усилие, развиваемое квадрокоптером. Данный стенд также позволяет измерять тяговое усилие квадрокоптера при различных углах наклона вектора тяги его винтов.
Недостатком данного стенда для испытания квадрокоптеров является наличие нескольких приводов и электромагнитной муфты-тормоза, что в общем усложняет конструкцию изделия. Конструкция стенда не позволяет проводить испытания квадрокоптеров и беспилотных конвертопланов больших массы и габаритов, что снижает функциональные возможности, а их размещение может привести к нарушению устойчивости стенда при испытаниях, что делает ее неработоспособной, а значит неэффективной.
Решаемой задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей стенда для испытаний беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, упрощение конструкции стенда и повышения устойчивости.
Техническим результатом полезной модели является создание простого, эффективного стенда для испытаний БЛА ВВП на режиме висения и взлета за счет повышения устойчивости и расширения функциональных возможностей путем упрощения его конструкции.
Технический результат достигается тем, что в стенде для испытаний беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки на режиме висения и взлета, включающем основание, стойку, жестко соединенную с основанием, вертикальный полый вал, который установлен с возможностью перемещения вдоль своей оси, согласно которому, основание выполнено в виде массивного сварного соединения, например, из стали, введена балка прямоугольной формы, закрепленная на верхнем конце вала, два подвижных дугообразных рельса для наклона беспилотного аппарата по углу крена, две пары пластин, например, трапециевидной формы, которые расположены по бокам балки, по две с каждой стороны и закрепленных с помощью болтов, ролики для перемещения по ним рельсов, которые расположены по три штуки между каждой парой пластин, пара вилок, расположенных на концах рельсов и скрепляющие их между собой с помощью болтов и гаек, подвижная разборная люлька, которая соединена с вилками двумя осями, для обеспечения наклона беспилотного аппарата по углу тангажа.
Новизна:
Предлагаемый «Стенд для испытаний беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки на режиме висения и взлета» позволяет расширить функциональные возможности за счет упрощения и выполнения конструктивных особенностей, а именно: введение балки прямоугольной формы, закрепленной на верхнем конце вала, двух подвижных дугообразных рельсов, двух пар пластин, которые расположены по бокам балки, по две с каждой стороны и закрепленных с помощью болтов, роликов для перемещения по ним рельсов, пар вилок, расположенных на концах рельсов и скрепляющие их между собой с помощью болтов и гаек, подвижной разборной люльки, которая соединена с вилками двумя осями, обеспечивающими наклон беспилотного аппарата по углу тангажа. Также выполнение жесткого соединения основания со стойкой, а основание выполнено, например, в виде массивного сварного соединения из стали, позволяет повысить устойчивость стенда, при этом расширение функциональных возможностей путем упрощения конструкции позволяет проводить испытания БПЛА больших масс и габаритных размеров.
Для пояснения технической сущности рассмотрим чертежи:
фиг. 1 - Стенд для испытаний БЛА ВВП на режиме висения и взлета - вид спереди;
фиг. 2 - Стенд для испытаний БЛА ВВП на режиме висения и взлета - вид сбоку, где:
1 - основание;
2 - вертикальный полый вал;
3 - балка;
4 - боковая пластина;
5 - рельс;
6 - вилка;
7 - ось;
8 - люлька;
9 - стойка;
10 - подшипники;
11 - ролики.
Стенд для испытаний БЛА ВВП на режиме висения и взлета содержит сварное основание 1 из стали. Стойка 9 жестко соединена с основанием 1. Стойка 9 является полой и имеет цилиндрическую форму. Внутри стойки 9 устанавливают два крепежа подшипников 10. В крепеж подшипника 10 устанавливают вертикальный полый вал 2, к верхнему концу которого жестко крепится балка 3 прямоугольной формы, закрепленная. По бокам балки 3 слева и справа крепят четыре боковые пластины 4, например, трапециевидной формы, по две с каждой стороны. Пластины 4 с помощью болтов крепят попарно к балке 3. Между каждой парой соединенных пластин устанавливают по три ролика 11, на которых двигаются деревянные рельсы 5. Рельсы 5 соединяют между собой двумя вилками 6 с помощью болтов и гаек. В верхних частях вилок 6 устанавливают две стальные оси 7, на которых закрепляют деревянную люльку 8 для размещения беспилотного аппарата. Люлька 8 выполнена разборной для обеспечения возможности проведения испытаний беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки различной конструкции и размеров, но не превышающих максимально допустимую массу для данного стенда.
Сборку стенда для испытаний БЛА ВВП на режиме висения и взлета осуществляют следующим образом:
В стойку 9, жестко соединенную с основанием 1, устанавливают крепежи с подшипниками 10. Далее в стойку 9 вставляют вертикальный полый вал 2, на конце которого устанавливают балку 3 прямоугольной формы, закрепленную на верхнем конце вала. При помощи болтов к концам балки 3 присоединяют по две пары пластин 4, например, трапециевидной формы, которые расположены по бокам балки, по две с каждой стороны пластины 4, между которыми ставят ролики 11 для перемещения по ним рельсов.
Между боковыми пластинами 4 на ролики 11 устанавливают два подвижных дугообразных рельса 5. Рельсы между собой соединяют вилками 6 с помощью болтов и гаек. В верхней части вилок 6 устанавливаются оси 7, на которые крепят собранную люльку 8 для установки БЛА ВВП.
Заявляемое устройство работает следующим образом:
Перед началом испытания беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки устанавливают на люльку 8, причем за счет выполнения люльки разборной, имеется возможность изменения конструкции люльки под конкретный аппарат и его размещение на ней может происходить без помощи крепежа. Под действием веса беспилотного аппарата вертикальный вал 2 перемещается вниз с помощью подшипников 10, установленных внутри стойки 9. При запуске и работе подъемных винтов беспилотного аппарата вал 2 перемещается вдоль своей оси. В ходе проведения испытания может выясниться, что тяга, создаваемая одним или несколькими подъемными винтами больше или меньше потребной тяги, необходимой для устойчивого взлета и висения беспилотного аппарата. В таком случае не будет обеспечиваться сохранение положения аппарата в горизонтальной плоскости, а будет происходить его наклон по углу тангажа с помощью люльки 8 и углу крена с помощью подвижных рельсов 5. Для стабилизации беспилотного аппарата в системе автоматического управления БПЛА подбирают необходимое распределение подъемной силы между винтами до тех пор, пока не будет установлен необходимый для выравнивания в пространстве и устойчивого взлета, посадки и висения режим работы подъемных винтов.
По своим технико-экономическим преимуществам, по сравнению с известными аналогами, заявляемое техническое решение позволяет создать простой, эффективный «Стенд для испытаний БЛА ВВП на режиме висения и взлета» путем повышения устойчивости за счет выполнения сварного основания, например, из стали, расширение функциональных возможностей путем упрощения конструкции позволяет проводить испытания БПЛА больших масс и габаритных размеров с возможностью выравнивания в пространстве и устойчивого взлета, посадки и висения.