一种飞行器姿态控制模拟训练装置制造方法及图纸

本发明专利技术为了演示飞行器姿态调整，设计飞行器姿态控制模拟训练装置，实现飞行器姿态的俯仰、偏航和滚转三自由度调整，并实时工作喷管、偏差姿态之间的对应关系，以满足飞行器姿态控制模拟演示和训练的需要。该装置包括底座、行走装置、电控箱、电控系统、操作控制面板、上部摆动平台、运动状态显示面板、空间正交运动机构、滚转运动机构、承重支架和防护围挡。底座是整个飞行器姿态控制模拟训练装置的承重结构。其中，空间正交运动机构是执行飞行器俯仰姿态和偏航姿态模拟的运动机构，滚转运动机构是执行飞行器滚转姿态的运动机构。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器姿态控制模拟训练装置
本专利技术涉及飞行器姿态控制领域，具体为一种具有三自由度的飞行器姿态控制模拟训练装置。
技术介绍
随着飞行器装备的飞速发展，对飞行器飞行过程姿态控制系统的精确性与复杂性提出了更高的要求。飞行器姿态偏差种类包括正负俯仰、正负偏航、正负滚转以及综合偏差，通常飞行器在飞行过程中，需要多个喷管和多路控制信号协同完成飞行器的俯仰、偏航和滚转姿态控制。由于偏差种类、偏差组合、工作喷管、控制信号变化繁多、组合复杂，在教学和训练中，为准确演示和表述以上复杂作动关系，需要研制一种飞行器姿态控制模拟训练装置，达到具体清晰地表述偏差信号、工作喷管、偏差姿态之间的工作关系。
技术实现思路
本专利技术为演示飞行器姿态调整过程，通过设计飞行器姿态控制模拟训练装置，实现飞行器姿态的三自由度调整，实时表示工作喷管、偏差姿态之间的对应关系，以满足飞行器姿态控制模拟演示和训练的需要。本专利技术所述的飞行器姿态控制模拟训练装置，包括底座1、行走装置2、电控箱3、电控系统4、操作控制面板5、上部摆动平台6、运动状态显示面板7、空间正交运动机构8、滚转运动机构、承重支架11和防护围挡13。底座1是整个飞行器姿态控制模拟训练装置的承重结构。在底座1的下部安装有4～6个行走装置2，起到支撑和便于推行的作用。电控箱3与防护围挡13焊接于底座1之上，内部分别为飞行器姿态控制模拟训练装置的控制系统和姿态模拟作动机构。电控箱3上表面安装有操作控制面板5，用于飞行器姿态控制模拟训练装置的外部控制；电控箱3内部安装有电控系统4，为飞行器姿态控制模拟训练装置内的各个设备提供电力，处理各种逻辑关系，执行和反馈控制信号。防护围挡13内，承重支架11固定安装在底座1上，用于支撑安装在其上的空间正交运动机构8和滚转运动机构。空间正交运动机构8是执行飞行器俯仰姿态和偏航姿态模拟的运动机构，滚转运动机构是执行飞行器滚转姿态的运动机构。上部摆动平台6下表面通过3个球头轴承与空间正交运动机构8连接，上部摆动平台6上表面同轴安装运动状态显示面板7。运动状态显示面板7按照实际飞行器上喷管的布局，设置喷管状态指示灯，用于显示不同姿态时喷管的工作状态。滚转机构的转动轴与上部摆动平台6、运动状态显示面板7中心同轴。1.滚转运动机构所述的滚转运动机构由底部回转支承9、滚转电机10和减速转向机构12组成，安装在承重支架11的上下部。承重支架11上部安装底部回转支承9，下部安装滚转电机10和减速转向机构12，承重支架11中间开孔，减速转向机构12经过该开孔与底部回转支撑9连接。底部回转支承9上部与正交运动机构8连接。当滚转电机10输出转动时，经由减速和转向之后，可驱动底部回转支撑9及其上部的空间正交运动机构8一起转动，模拟飞行器的滚转姿态。减速转向机构12和底部回转支承9的转动中心轴与上部摆动平台6、运动状态显示面板7中心同轴。2.空间正交运动机构所述的空间正交运动机构8底部为底部旋转平台813，与底部回转支承9紧固连接。底部旋转平台813上安装有“一轴三点四滑台”结构。空间正交运动机构8的“一轴”是指中心顶杆804与球头轴承C803组成的中心轴结构，其轴心与底部旋转平台同轴，也表示飞行器姿态的轴心位置。球头轴承C803的中心与上部摆动平台6中心同轴；中心顶杆804上部通过球头轴承C与上部摆动平台连接，中心顶杆下部紧固连接在底部旋转平台813上表面圆心处，使得上部摆动平台与底部旋转平台同轴。空间正交运动机构8的“三点”是指通过球头轴承A801、球头轴承B802和球头轴承C803这3个轴承与上部摆动平台6下表面连接，3个球头轴承处于同一平面；球头轴承A安装滑轨A815内，滑轨A紧固连接在上部摆动平台6下表面，方向为横轴线正方向(+x)，球头轴承A的初始位置为距球头轴承C即上部摆动平台6圆心的L处；球头轴承B安装滑轨B817内，滑轨B紧固连接在上部摆动平台6下表面，方向为纵轴线正方向(+y)，球头轴承B的初始位置为距球头轴承C即上部摆动平台6圆心的L处；球头轴承C安装在上部摆动平台下表面圆心处。空间正交运动机构8的“四滑台”是指由步进减速电机A805与丝杠滑台A806、步进减速电机B807与丝杠滑台B808、步进减速电机C809与丝杠滑台C810、步进减速电机D811与丝杠滑台D812共4组机构构成的丝杠滑动结构。步进减速电机A与丝杠滑台A的丝杠两者相连，并沿横轴线正方向(+x)固定于底部旋转平台813上表面，当步进减速电机A接到电控系统4信号开始工作时，驱动丝杠滑台A沿横轴线方向前后运动。步进减速电机B垂直固定于丝杠滑台A的滑台上，步进减速电机B与丝杠滑台B的丝杠两者相连，当步进减速电机B接到电控系统4信号开始工作时，驱动丝杠滑台B沿垂直方向上下运动；丝杠滑台B上安装有连接杆A814，通过该连接杆与球头轴承A801连接。当丝杠滑台A处于初始位置时，球头轴承A处于距离上部摆动平台6圆心L处；当丝杠滑台A沿横轴线方向运动时，球头轴承A也沿着横轴线方向在滑轨A815内滑动。这样，步进减速电机A805与丝杠滑台A806、步进减速电机B807与丝杠滑台B808，以及连接杆A814共同构成了空间正交运动机构8在沿横轴线正方向(+x)上的前后运动机构。同理，步进减速电机C与丝杠滑台C的丝杠相连，沿纵轴线正方向(+y)固定于底部旋转平台813上表面，当步进减速电机C接到电控系统4信号开始工作时，驱动丝杠滑台C沿纵轴线方向前后运动。步进减速电机D垂直固定于丝杠滑台C的滑台上，与丝杠滑台D的丝杠相连，当步进减速电机D接到电控系统4信号开始工作时，驱动丝杠滑台D沿垂直方向上下运动；丝杠滑台D上安装有连接杆B816，通过该连接杆与球头轴承B802连接。当丝杠滑台C处于初始位置时，球头轴承B处于距离上部摆动平台6圆心L处；当丝杠滑台C沿纵轴线方向运动时，球头轴承B也沿着纵轴线方向在滑轨B817内滑动。这样，步进减速电机C809与丝杠滑台C810、步进减速电机D811与丝杠滑台D812，以及连接杆B816共同构成了空间正交运动机构8在沿纵轴线正方向(+y)上的前后运动机构。3.运动状态显示面板所述飞行器姿态控制模拟训练装置的运动状态显示面板7安装在上部摆动平台6上表面，且与其同轴，大小与上部摆动平台相同。运动状态显示面板7上分布有12个喷管指示灯，其数量、分布方式、具体朝向、工作时机都与实际的飞行器姿态控制系统的姿控发动机一致，用以直观的表示和模拟姿控发动机的工作状态。运动状态显示面板7上，沿横轴线正方向(+x)靠近面板边缘处设置有①、②、③号喷管指示灯，①号喷管指示灯位于横轴线上，喷管水平朝外，表示当对应喷管工作时，推力矢量方向为横轴线负方向(-x)，②、③号喷管指示灯垂直于横轴线，分布在①号喷管指示灯的两侧，喷管方向朝外，表示当对应喷管工作时，推力矢量方向为纵轴方向(±y)。在①、②、③号喷管指示灯的对称位置，即横轴线负方向(-x)靠近面板边缘处设置⑦⑧⑨号喷管指示灯，⑦号喷管指示灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器姿态控制模拟训练装置，其特征在于包括了底座(1)、行走装置(2)、电控箱(3)、电控系统(4)、操作控制面板(5)、上部摆动平台(6)、运动状态显示面板(7)、空间正交运动机构(8)、滚转运动机构、承重支架(11)和防护围挡(13)；/n其中，底座(1)下部安装有4～6个行走装置(2)，上部安装有电控箱(3)和防护围挡(13)；电控箱(3)上表面安装有操作控制面板(5)，内部安装有电控系统(4)；/n防护围挡(13)内，承重支架(11)固定安装在底座(1)上，用于支撑安装在其上的空间正交运动机构(8)和滚转运动机构，其中，空间正交运动机构(8)是执行飞行器俯仰姿态和偏航姿态模拟的运动机构，滚转运动机构是执行飞行器滚转姿态的运动机构；滚转运动机构由底部回转支承(9)、滚转电机(10)和减速转向机构(12)组成，底部回转支承(9)安装在承重支架(11)上部，滚转电机(10)和减速转向机构(12)安装在承重支架(11)下部，减速转向机构(12)经过承重支架(11)中间的开孔与底部回转支撑(9)连接，底部回转支承(9)上部与正交运动机构(8)连接，这样，当滚转电机(10)输出转动时，经由减速和转向之后，可驱动底部回转支撑(9)及其上部的空间正交运动机构(8)一起转动，模拟飞行器的滚转姿态；/n上部摆动平台(6)下表面通过3个球头轴承与空间正交运动机构(8)连接，其上表面同轴安装运动状态显示面板(7)；运动状态显示面板(7)按照实际飞行器上喷管的布局，设置喷管状态指示灯，用于显示不同姿态时喷管的工作状态；减速转向机构(12)和底部回转支承(9)的转动中心轴与上部摆动平台(6)运动状态显示面板(7)中心同轴。/n...

【技术特征摘要】
1.一种飞行器姿态控制模拟训练装置，其特征在于包括了底座(1)、行走装置(2)、电控箱(3)、电控系统(4)、操作控制面板(5)、上部摆动平台(6)、运动状态显示面板(7)、空间正交运动机构(8)、滚转运动机构、承重支架(11)和防护围挡(13)；
其中，底座(1)下部安装有4～6个行走装置(2)，上部安装有电控箱(3)和防护围挡(13)；电控箱(3)上表面安装有操作控制面板(5)，内部安装有电控系统(4)；
防护围挡(13)内，承重支架(11)固定安装在底座(1)上，用于支撑安装在其上的空间正交运动机构(8)和滚转运动机构，其中，空间正交运动机构(8)是执行飞行器俯仰姿态和偏航姿态模拟的运动机构，滚转运动机构是执行飞行器滚转姿态的运动机构；滚转运动机构由底部回转支承(9)、滚转电机(10)和减速转向机构(12)组成，底部回转支承(9)安装在承重支架(11)上部，滚转电机(10)和减速转向机构(12)安装在承重支架(11)下部，减速转向机构(12)经过承重支架(11)中间的开孔与底部回转支撑(9)连接，底部回转支承(9)上部与正交运动机构(8)连接，这样，当滚转电机(10)输出转动时，经由减速和转向之后，可驱动底部回转支撑(9)及其上部的空间正交运动机构(8)一起转动，模拟飞行器的滚转姿态；
上部摆动平台(6)下表面通过3个球头轴承与空间正交运动机构(8)连接，其上表面同轴安装运动状态显示面板(7)；运动状态显示面板(7)按照实际飞行器上喷管的布局，设置喷管状态指示灯，用于显示不同姿态时喷管的工作状态；减速转向机构(12)和底部回转支承(9)的转动中心轴与上部摆动平台(6)运动状态显示面板(7)中心同轴。


2.如权力要求1所述的飞行器姿态控制模拟训练装置，其特征在于所述的空间正交运动机构(8)底部为底部旋转平台(813)，与底部回转支承(9)紧固连接；底部旋转平台(813)上安装有“一轴三点四滑台”结构：
(1)“一轴”结构：是指底部旋转平台中心位置安装有中心顶杆(804)，该顶杆通过球头轴承C(803)与上部摆动平台(6)的中心位置连接，两者组成的中心轴结构，其轴心与底部旋转平台同轴，与上部摆动平台(6)同轴，也表示飞行器姿态的轴心位置；
(2)“三点”结构：空间正交运动机构(8)的“三点”是指与上部摆动平台(6)下表面连接的三个球头轴承分别为球头轴承A(801)、球头轴承B(802)和球头轴承C(803)，3者处于同一平面；球头轴承A安装滑轨A(815)内，滑轨A紧固连接在上部摆动平台(6)下表面，方向为横轴线正方向(+x)，球头轴承A的初始位置为距球头轴承C即上部摆动平台(6)圆心的L处；球头轴承B安装滑轨B(817)内，滑轨B紧固连接在上部摆动平台(6)下表面，方向为纵轴线正方向(+y)，球头轴承B的初始位置为距球头轴承C即上部摆动平台(6)圆心的L处；球头轴承C安装在上部摆动平台下表面圆心处；空间正交运动机构(8)通过控制这“三点”之间的相对位置，实现对俯仰和偏转姿态的调整；
(3)“四滑台”结构：空间正交运动机构(8)的“四滑台”是指由步进减速电机A(805)与丝杠滑台A(806)、步进减速电机B(807)与丝杠滑台B(808)、步进减速电机C(809)与丝杠滑台C(810)、步进减速电机D(811)与丝杠滑台D(812)共4组机构构成的丝杠滑动结构，是飞行器俯仰和偏转姿态调整与模拟的具体作动机构；
步进减速电机A与丝杠滑台A的丝杠两者相连，并沿横轴线正方向(+x)固定于底部旋转平台(813)上，当步进减速电机A接到电控系统(4)信号开始工作时，驱动丝杠滑台A沿横轴线方向前后运动；步进减速电机B垂直固定于丝杠滑台A的滑台上，步进减速电机B与丝杠滑台B的丝杠两者相连，当步进减速电机B接到电控系统(4)信号开始工作时，驱动丝杠滑台B沿垂直方向上下运动；丝杠滑台B上安装有连接杆A(814)，通过该连接杆与球头轴承A(801)连接；当丝杠滑台A处于初始位置时，球头轴承A处于距离上部摆动平台(6)圆心L处；当丝杠滑台A沿横轴线方向运动时，球头轴承A也沿着横轴线方向在滑轨A(815)内滑动；这样，就构成了空间正交运动机构(8)在沿横轴线正方向(+x)上的前后运动机构，可实现飞行器姿态偏转控制的模拟；
同理，步进减速电机C与丝杠滑台C的丝杠相连，沿纵轴线正方向(+y)固定于底部旋转平台(813)上表面，当步进减速电机C接到电控系统(4)信号开始工作时，驱动丝杠滑台C沿纵轴线方向前后运动；步进减速电机D垂直固定于丝杠滑台C的滑台上，与丝杠滑台D的丝杠相连，当步进减速电机D接到电控系统(4)信号开始工作时，驱动丝杠滑台D沿垂直方向上下运动；丝杠滑台D上安装有连接杆B(816)，通过该连接杆与球头轴承B(802)连接；当丝杠滑台C处于初始位置时，球头轴承B处于距离上部摆动平台(6)圆心L处；当丝杠滑台C沿纵轴线方向运动时，球头轴承B也沿着纵轴线方向在滑轨B(817)内滑动；这样，就构成了空间正交运动机构8在沿纵轴线正方向(+y)上的前后运动机构，可实现飞行器姿态俯仰控制的模拟。


3.如权力要求1或2所述的飞行器姿态控制模拟训练装置，其特征在于所述的运动状态显示面板(7)安装在上部摆动平台(6)上表面，且与其同轴，大小与上部摆动平台相同；面板上分布有12个喷管指示灯，其数量、分布方式、具体朝向、工作时机都与实际的飞行器姿态控制系统的姿控发动机一致，当对应喷管工作时，喷管指示灯亮，当喷管不工作时，喷管指示灯灭；喷管指示灯具体的分布如下：
运动状态显示面板(7)上，沿横轴线正方向(+x)靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵汝岩，王丽婷，王斌，董可海，李金飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学岸防兵学院，
类型：发明
国别省市：山东;37