本發(fā)明涉及飛行器水上迫降的領域，尤其涉及一種適用于飛行器著水測試的彈射裝置及水上迫降試驗系統(tǒng)。

背景技術：

1、利用無人低空飛行器運送人員和貨物的先進空中交通在全球被視為新興的賽道。而在水系發(fā)達的地區(qū)，無人低空涉水飛行器將迎來巨大發(fā)展機遇。另外隨著全球航班跨海飛行變得越來越頻繁，作為飛機安全性能指標之一的水上迫降性能逐漸被各國所重視，因此非常有必要對飛機進行水上迫降適航符合性試驗。

2、研究飛機水上迫降需要關注的問題為飛機入水瞬間的姿態(tài)是否最優(yōu)、撞擊瞬間以及在水面滑行停止后，飛機的完整性是否能夠得到保證，飛機停在水面后是否有足夠的漂浮時間等待救援。

3、我國民航標準中目前有關于水上迫降的明確規(guī)定，但缺乏具體的入水姿態(tài)、最優(yōu)控制及結構損傷等接近真實的研究成果。而采用真機、實際試飛成本過高，安全性難以保證；目前國內的cfd計算、水池拖拽試驗距離模擬實際情況也有較大差距。

4、因此目前行業(yè)內亟需對飛行器著水過程的運動特性、流體動力學特性及強度特性之間的關系之間的關系開展測試分析，為一些涉水飛行器提供安全的試飛驗證環(huán)境，但是目前飛行器著水測試所用的設備為一般為高速試驗拖車，利用高速試驗拖車牽引飛行器的縮比模型著水時，縮比模型著水時還會受到高速試驗拖車的牽引力，導致無法準確模擬著水過程的運動特性，使得飛行器著水測試過程的擬真程度差，無法準確分析飛行器著水過程中的運動特性與強度特性之間的關系。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決目前高速試驗拖車牽引飛行器的縮比模型著水測試時無法調整縮比模型著水時的滾轉角度的問題，提供一種適用于飛行器著水測試的彈射裝置及水上迫降試驗系統(tǒng)，以解決該技術問題，以彈射測試的方法能夠更好地模擬飛行器著水時的運動特性，以提高飛行器著水測試過程的擬真程度，便于準確分析飛行器著水過程中的運動特性與強度特性之間的關系，從而為一些涉水飛行器提供安全的試飛驗證環(huán)境，提升飛行器設計的安全性與可靠性。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：

3、一種適用于飛行器著水測試的彈射裝置，包括具有水平基準面的安裝座、活動連接在安裝座下方且一端朝向水池的彈射滑軌、與彈射滑軌滑動配合的用于搭載縮比模型的彈射小車、用于在彈射作業(yè)前鎖定彈射小車并在彈射作業(yè)開始時解鎖彈射小車的鎖定釋放機構以及驅使彈射小車進行彈射作業(yè)的彈射動作機構，所述彈射動作機構包括通過對彈射小車施以不同大小彈射力給與不同速度的驅動組件和用于截停彈射小車以使縮比模型彈射脫離的攔截組件，其中：

4、所述彈射滑軌包括兩個與安裝座直接或間接鉸連接的鉸接點位，每個所述鉸接點位的鉸接軸線均為與彈射小車滑移軌跡垂直的水平線，其中至少一個鉸接點位通過受控伸縮的伸縮模塊與安裝座鉸接；

5、所述彈射小車包括與彈射滑軌滑動配合的車體和用于承托縮比模型的托架，所述托架與車體轉動連接，托架與車體之間的轉動軸線平行于車體的滑移軌跡，所述托架與車體配置為，當承托所述縮比模型的所述托架不受外力時，托架與車體之間保持相對靜止。

6、優(yōu)選的，將所述彈射滑軌的兩端分別定義為近水端與遠水端，所述鎖定釋放機構設置在彈射滑軌的遠水端；

7、所述彈射動作機構的驅動組件包括用于牽引所述彈射小車由彈射滑軌的遠水端朝近水端滑移的彈性繩、用于收卷所述彈性繩的伺服絞盤以及用于驅動所述伺服絞盤轉動的收卷機構，所述伺服絞盤與彈射滑軌轉動配合；所述彈射動作機構的攔截組件包括與彈射滑軌連接的阻攔繩，所述阻攔繩位于彈射小車沿彈射滑軌的滑移軌跡上。

8、優(yōu)選的，所述托架上方設有分別用于承托縮比模型兩個機翼的兩個第一托塊和用于承托機尾的第二托塊，所述托塊連接有與縮比模型俯仰軸平行的承托桿，所述縮比模型下方設有連接塊，以縮比模型彈射時的前進方向為前側，另一側為后側，所述連接塊后側開設有與承托桿適配的承托槽。

9、優(yōu)選的，所述連接塊與縮比模型之間可拆卸地連接。

10、優(yōu)選的，所述托塊還設有用于阻礙縮比模型滑離托塊的彈簧銷組件，所述彈簧銷組件包括與縮比模型相抵以阻礙縮比模型滑離彈射小車的銷結構以及推動所述銷結構與縮比模型保持抵接的彈簧，所述銷結構的一端為斜面，并通過所述斜面與縮比模型相抵。

11、優(yōu)選的，所述托架下方設有分別用于吊掛縮比模型兩個機翼的兩個第一掛塊和用于吊掛機尾的第二掛塊，所述掛塊連接有與縮比模型俯仰軸平行的承托桿，所述縮比模型上方設有連接結構，以縮比模型彈射時的前進方向為前側，另一側為后側，所述連接塊后側開設有與承托桿適配的承托槽。

12、優(yōu)選的，當所述托架承托縮比模型時，托架與車體之間的轉動軸線與所述縮比模型的橫滾軸重合。

13、一種水上迫降試驗系統(tǒng)，包括上述的適用于飛行器著水測試的彈射裝置、供所述縮比模型進行著水測試的水池、采集縮比模型著水過程中運動特性信息的第一數(shù)據(jù)采集模塊、采集縮比模型著水過程中受力特性信息的第二數(shù)據(jù)采集模塊以及分析運動特性信息與受力特性信息之間的變化關系的數(shù)據(jù)處理模塊，所述運動特性信息包括縮比模型的入水姿態(tài)角與入水速度。

14、優(yōu)選的，所述第一數(shù)據(jù)采集模塊包括從水下拍攝縮比模型著水過程圖像的水下機器人和/或從水池外側拍攝縮比模型著水過程圖像的攝像單元以及根據(jù)所述著水過程圖像識別縮比模型運動特性信息的分析處理單元；

15、在使用所述攝像單元拍攝縮比模型著水過程圖像的情況下，所述攝像單元設置在縮比模型著水軌跡的一側或同時設置在縮比模型著水軌跡的兩側，且攝像單元的的鏡頭與水池中的水面齊平，所述水池的池壁以及水池中的水面均高出地面，水池的池壁配置為：

16、所述水池的池壁為透明壁板，或

17、所述水池的池壁開設有供鏡頭拍攝縮比模型著水過程圖像的通孔，所述通孔安裝有透明的窗體。

18、優(yōu)選的，所述攝像單元包括以雙目拍攝或多目拍攝的形式拍攝縮比模型著水過程圖像的至少兩個鏡頭，當進行雙目拍攝時，兩個所述鏡頭以90°夾角進行雙目拍攝。

19、優(yōu)選的，所述第一數(shù)據(jù)采集模塊還包括向縮比模型著水位置補光的光源。

20、優(yōu)選的，所述第一數(shù)據(jù)采集模塊包括內置在縮比模型中的陀螺儀與加速度傳感器。

21、優(yōu)選的，將所述縮比模型著水過程中與水面接觸的表面定義為受力面，所述第二數(shù)據(jù)采集模塊包括貼附在受力面的薄膜傳感器，以監(jiān)測受力面的壓力分布信息。

22、本發(fā)明技術方案的有益技術效果：

23、(一)彈射裝置的彈射動作機構可以驅使彈射小車以不同的速度沿滑軌長度方向滑移，隨后由攔截組件將彈射小車攔下，縮比模型由于自身的慣性單獨彈射入水?？s比模型著水時不需要再受到牽引力的作用，縮比模型只會受到水面對其的作用力，更加真實地模擬飛行器著水時的運動特性，以提高飛行器著水測試過程的擬真程度，便于準確分析飛行器著水過程中的運動特性與強度特性之間的關系，從而為一些涉水飛行器提供安全的試飛驗證環(huán)境，提升飛行器設計的安全性與可靠性。

24、彈射裝置的彈射滑軌通過兩個鉸接點位與安裝座鉸接，其中一個鉸接點位通過受控伸縮的伸縮模塊與安裝座鉸接，控制伸縮模塊伸縮，可以改變彈射滑軌傾斜度，從而改變縮比模型的俯仰角度。彈射小車包括轉動連接的車體與托架，托架與車體之間的轉動軸線平行于車體的滑移軌跡，通過轉動托架，可以改變縮比模型的滾轉角度。通過改變彈射小車的滑移速度以及改變縮比模型的俯仰角度、滾轉角度，可以模擬飛行器著水的各種入水速度與入水姿態(tài)，進而全面地分析了解縮比模型著水過程中運動特性信息與受力特性信息之間的關系。

25、(二)配置高于地面的玻璃池壁有利于觀察者及攝像設備從側面觀察(拍攝)縮比模型著水時的運動狀態(tài)，進而準確地監(jiān)視飛行器的俯仰角、下滑角等縱向運動特性。

26、(三)使用攝像單元與縮比模型內置傳感器結合的測量方案，其中攝像單元屬于非接觸式測量設備，相較僅使用機載陀螺儀加速度計測量方案具有測量精度高、測量數(shù)據(jù)傳輸便利、可記錄縮比模型運動視頻信息的優(yōu)勢。此外將攝像單元與縮比模型內置傳感器結合的方案后期可支持測量數(shù)據(jù)融合分析，進一步提高測量精度與系統(tǒng)可靠性。

27、(四)薄膜傳感器安裝在縮比模型的受力面，受力面包括縮比模型的機腹、機翼下部及發(fā)動機短艙下部等特定表面，這些位置主要是根據(jù)縮比模型入水過程中主要的受力部位及易受損部位來挑選的，可以全面地分析縮比模型著水過程中的受力與損壞情況。

28、(五)xflow可以計算出水對縮比模型各部分的動壓分布，通過模擬縮比模型與水面接觸的瞬間，分析水對縮比模型機身的沖擊力，從而評估結構的完整性和潛在的損傷，這對結構強度特性研究具有指導意義?；谑覂葘崪y縮比模型機入水數(shù)據(jù)以及xflow等軟件仿真所得結果，開展試驗與仿真數(shù)據(jù)相互校驗與融合的工作，迭代修改仿真模型及相關參數(shù)，可以提高仿真模型的準確性與可靠性，方便后續(xù)使用仿真模型對相關機型的結構設計提供指導工作。