本發(fā)明屬于浮空器試驗(yàn)、試飛領(lǐng)域。具體屬于浮空器靜平衡特性試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，適用于柔性體浮空器的靜平衡特性地面試驗(yàn)技術(shù)。

背景技術(shù)：

浮空器極限風(fēng)速靜平衡特性試驗(yàn)是測試浮空器性能的重要手段，目前主要有風(fēng)洞試驗(yàn)和真實(shí)環(huán)境的自由飛試驗(yàn)兩種試驗(yàn)方法。

風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)：飛行器的靜平衡特性分析主要手段之一就是以風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，但由于大、中型系留氣球?yàn)檐浭浇Y(jié)構(gòu)，長度可達(dá)50m甚至更大，風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)必須進(jìn)行模型縮比，但縮比后，模型強(qiáng)度、剛度難以做到完全相似，浮力相似更難以做到，查閱相關(guān)文獻(xiàn)及專利，均沒有發(fā)現(xiàn)軟式蒙皮結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗(yàn)相似準(zhǔn)則或試驗(yàn)方法，因此無法采用軟式模型風(fēng)洞試驗(yàn)完成本項(xiàng)工作。

真實(shí)環(huán)境的自由飛試驗(yàn)：系留氣球通過系留纜繩錨泊于地面，無動力系統(tǒng)，因此在自然條件下，難以直接進(jìn)行自由飛試驗(yàn)；同時(shí)系留氣球的抗風(fēng)能力可達(dá)40m/s，這種天氣可遇不可求，因此系留氣球的自由飛難以在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行模擬。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是通過地面拖曳試驗(yàn)?zāi)M系留氣球的靜平衡特性，為系留氣球的安全性設(shè)計(jì)與預(yù)警提供一種有效的、可靠的地面模擬技術(shù)。

通過地面拖車拖曳的方法完成系留氣球的極限風(fēng)速靜平衡特性分析。試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)拖車性能、浮力、氣動力、重力等因素制定一定的縮比比例(縮比比例不大于5:1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于風(fēng)洞試驗(yàn)縮比比例，更加接近真實(shí)結(jié)果)，而且縮比后的模型保證系留氣球所受的外力及力矩的同等縮比，從而保證靜平衡特性可以反映真實(shí)系留氣球的特性。

拖曳試驗(yàn)時(shí)，系留纜繩連接在拖車的絞車上，拖曳試驗(yàn)氣球和系留纜繩、絞車、拖車組成一個整體的拖曳試驗(yàn)系統(tǒng)，通過拖車行駛速度模擬拖曳試驗(yàn)氣球受到的風(fēng)速，分析風(fēng)速對拖曳試驗(yàn)氣球的影響。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種系留氣球極限風(fēng)速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括系留氣球縮比模型(13)和拖曳車輛(6)；

所述系留氣球縮比模型(13)的模型縮比比例不大于5:1；拖曳車輛(6)上安裝有絞車(7)，絞車(7)通過纜繩(8)連接旋轉(zhuǎn)連接器(11)，旋轉(zhuǎn)連接器(11)通過索具(10)連接系留氣球縮比模型(13)；系留氣球縮比模型(13)前端安裝有頭錐(12)；

拖曳車輛(6)上安裝有支撐平臺(9)，支撐平臺(9)上安裝有風(fēng)速風(fēng)向儀(1)、系留塔(2)、氣墊(5)；風(fēng)速風(fēng)向儀(1)測量環(huán)境風(fēng)向和風(fēng)速；系留塔(2)及氣墊(5)用于回收支撐并鎖定系留氣球縮比模型(13)。

所述一種系留氣球極限風(fēng)速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗(yàn)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：在地面對拖曳模擬試驗(yàn)裝置進(jìn)行全系統(tǒng)檢查；

步驟2：將系留氣球縮比模型(13)與拖曳車輛(6)組裝，釋放系留氣球縮比模型(13)，并通過纜繩調(diào)節(jié)系留氣球縮比模型(13)的升空高度；

步驟3：拖曳車輛(6)啟動，并加速達(dá)到要求的試驗(yàn)速度，保持速度穩(wěn)定后，控制系統(tǒng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

步驟4：當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)要求的數(shù)據(jù)量后，拖曳車輛(6)減速至停車，通過絞車(7)和纜繩(8)將系留氣球縮比模型(13)回收支撐并鎖定在拖曳車輛(6)上；

步驟5：根據(jù)記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，依據(jù)縮比準(zhǔn)則分析系留氣球的靜平衡特性和載荷特性。

有益效果

根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明，可使系留氣球的縮比比例減小，在系留氣球較小或者拖車動力足夠的情況下，甚至不用做到縮比，即可采用真實(shí)系留氣球進(jìn)行拖曳，即使進(jìn)行縮比，其縮比比例也較小，縮比比例不大于5:1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于風(fēng)洞試驗(yàn)縮比比例(前期進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)縮比比例達(dá)到45：1)，更加接近真實(shí)結(jié)果，且可以模擬纜繩、浮力、重力以及相關(guān)力矩等，比風(fēng)洞試驗(yàn)更為真實(shí)；依靠縮比準(zhǔn)則(氣動力、重力、浮力及相關(guān)力矩的同等縮比)建立縮比模型的受力特性，其試驗(yàn)結(jié)果可以反映真實(shí)系留氣球的靜平衡特性(俯仰角變化)；不僅如此，通過本項(xiàng)技術(shù)，也可以分析纜繩、升空高度、內(nèi)壓等對系留氣球靜平衡特性的影響，提高系留氣球安全性設(shè)計(jì)的水平。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1：本發(fā)明拖曳模擬試驗(yàn)裝置示意圖；

其中：1、風(fēng)速風(fēng)向儀；2、系留塔；3、風(fēng)速風(fēng)向儀安裝支架；4、對系留氣球流場有影響的附加物；5、氣墊；6、拖曳車輛；7、絞車；8、纜繩；9、支撐平臺；10、索具；11、旋轉(zhuǎn)連接器；12、頭錐；13、系留氣球縮比模型。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明通過地面拖車拖曳的方法完成系留氣球的極限風(fēng)速靜平衡特性分析。試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)拖車性能、浮力、氣動力、重力等因素制定一定的縮比比例(縮比比例不大于5:1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于風(fēng)洞試驗(yàn)縮比比例，更加接近真實(shí)結(jié)果)，而且縮比后的模型保證系留氣球所受的外力及力矩的同等縮比，從而保證靜平衡特性可以反映真實(shí)系留氣球的特性。

拖曳試驗(yàn)時(shí)，系留纜繩連接在拖車的絞車上，拖曳試驗(yàn)氣球和系留纜繩、絞車、拖車組成一個整體的拖曳試驗(yàn)系統(tǒng)，通過拖車行駛速度模擬拖曳試驗(yàn)氣球受到的風(fēng)速，分析風(fēng)速對拖曳試驗(yàn)氣球的影響。

如圖1所示，系留氣球極限風(fēng)速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗(yàn)裝置，包括系留氣球縮比模型(13)和拖曳車輛(6)；

所述系留氣球縮比模型(13)的模型縮比比例3.208：1；拖曳車輛(6)采用半掛車；其上安裝有絞車(7)，絞車(7)通過纜繩(8)連接旋轉(zhuǎn)連接器(11)，旋轉(zhuǎn)連接器(11)通過索具(10)連接系留氣球縮比模型(13)；系留氣球縮比模型(13)前端安裝有頭錐(12)；

拖曳車輛(6)上安裝有支撐平臺(9)，支撐平臺(9)上安裝有風(fēng)速風(fēng)向儀(1)、系留塔(2)、氣墊(5)；風(fēng)速風(fēng)向儀(1)測量環(huán)境風(fēng)向和風(fēng)速；系留塔(2)及氣墊(5)用于回收支撐并鎖定系留氣球縮比模型(13)。

系留氣球縮比模型(13)包括主氣囊、尾翼、整流罩(吊艙等)、壓力調(diào)節(jié)設(shè)備、電源設(shè)備、球上測控設(shè)備等。

利用上述裝置，進(jìn)行系留氣球極限風(fēng)速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗(yàn)的方法包括以下步驟：

步驟1：在地面對拖曳模擬試驗(yàn)裝置進(jìn)行全系統(tǒng)檢查；

步驟2：將系留氣球縮比模型(13)與拖曳車輛(6)組裝，釋放系留氣球縮比模型(13)，并通過纜繩調(diào)節(jié)系留氣球縮比模型(13)的升空高度；

步驟3：拖曳車輛(6)啟動，并加速達(dá)到要求的試驗(yàn)速度，保持速度穩(wěn)定后，由拖車上的操控員發(fā)出指令，控制系統(tǒng)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

步驟4：當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)要求的數(shù)據(jù)量后，拖曳車輛(6)減速至停車，通過絞車(7)和纜繩(8)將系留氣球縮比模型(13)回收支撐并鎖定在拖曳車輛(6)上；

步驟5：根據(jù)記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，依據(jù)縮比準(zhǔn)則分析系留氣球的靜平衡特性和載荷特性。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。