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

背景技術：

浮空器極限風速靜平衡特性試驗是測試浮空器性能的重要手段，目前主要有風洞試驗和真實環(huán)境的自由飛試驗兩種試驗方法。

風洞試驗技術：飛行器的靜平衡特性分析主要手段之一就是以風洞試驗數據為基礎進行分析，但由于大、中型系留氣球為軟式結構，長度可達50m甚至更大，風洞試驗時必須進行模型縮比，但縮比后，模型強度、剛度難以做到完全相似，浮力相似更難以做到，查閱相關文獻及專利，均沒有發(fā)現軟式蒙皮結構的風洞試驗相似準則或試驗方法，因此無法采用軟式模型風洞試驗完成本項工作。

真實環(huán)境的自由飛試驗：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，難以直接進行自由飛試驗；同時系留氣球的抗風能力可達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環(huán)境中進行模擬。

技術實現要素：

本發(fā)明目的是通過地面拖曳試驗模擬系留氣球的靜平衡特性，為系留氣球的安全性設計與預警提供一種有效的、可靠的地面模擬技術。

通過地面拖車拖曳的方法完成系留氣球的極限風速靜平衡特性分析。試驗設計時，可根據拖車性能、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，遠遠小于風洞試驗縮比比例，更加接近真實結果)，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系留氣球的特性。

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

本發(fā)明的技術方案為：

所述一種系留氣球極限風速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗裝置，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)連接旋轉連接器(11)，旋轉連接器(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)上安裝有風速風向儀(1)、系留塔(2)、氣墊(5)；風速風向儀(1)測量環(huán)境風向和風速；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速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：在地面對拖曳模擬試驗裝置進行全系統(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，并加速達到要求的試驗速度，保持速度穩(wěn)定后，控制系統(tǒng)記錄試驗數據；

步驟4：當達到試驗要求的數據量后，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：根據記錄的試驗數據，依據縮比準則分析系留氣球的靜平衡特性和載荷特性。

有益效果

根據本項發(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，即可采用真實系留氣球進行拖曳，即使進行縮比，其縮比比例也較小，縮比比例不大于5:1，遠遠小于風洞試驗縮比比例(前期進行的風洞試驗縮比比例達到45：1)，更加接近真實結果，且可以模擬纜繩、浮力、重力以及相關力矩等，比風洞試驗更為真實；依靠縮比準則(氣動力、重力、浮力及相關力矩的同等縮比)建立縮比模型的受力特性，其試驗結果可以反映真實系留氣球的靜平衡特性(俯仰角變化)；不僅如此，通過本項技術，也可以分析纜繩、升空高度、內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計的水平。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點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)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1：本發(fā)明拖曳模擬試驗裝置示意圖；

其中：1、風速風向儀；2、系留塔；3、風速風向儀安裝支架；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、旋轉連接器；12、頭錐；13、系留氣球縮比模型。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標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速靜平衡特性分析。試驗設計時，可根據拖車性能、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，遠遠小于風洞試驗縮比比例，更加接近真實結果)，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系留氣球的特性。

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

如圖1所示，系留氣球極限風速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗裝置，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)連接旋轉連接器(11)，旋轉連接器(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)上安裝有風速風向儀(1)、系留塔(2)、氣墊(5)；風速風向儀(1)測量環(huán)境風向和風速；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)、壓力調節(jié)設備、電源設備、球上測控設備等。

利用上述裝置，進行系留氣球極限風速靜平衡特性地面拖曳模擬試驗的方法包括以下步驟：

步驟1：在地面對拖曳模擬試驗裝置進行全系統(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，并加速達到要求的試驗速度，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)記錄試驗數據；

步驟4：當達到試驗要求的數據量后，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：根據記錄的試驗數據，依據縮比準則分析系留氣球的靜平衡特性和載荷特性。

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