一种直升机地面姿态的调整装置及方法

技术领域

本发明属于地面试验技术领域，涉及一种直升机地面姿态的调整装置及方法。

背景技术

直升机地面水平姿态的调整一般通过千斤顶实现，受限于千斤顶与直升机的连接方式(凹槽压力点接触连接方式)，使用千斤顶能够调整的直升机地面姿态(俯仰角、滚转角)通常不超过俯仰角的±1度且不带有滚转角(即滚转角为0度)，过大的姿态角可能引起千斤顶与直升机连接部位的松脱，导致直升机瞬时落地，由于落地高度引起的冲击可能使直升机结构损坏(特别是起落架结构)。然而部分直升机地面试验，例如民用直升机研制阶段的燃油系统地面试验，为了能够更完整的验证和说明与相关适航条款的符合性，需要将直升机地面姿态在俯仰角±4度和滚转角±1度范围内调整。因此，为了更安全、更便捷的完成直升机地面姿态角变化较大的地面试验，设计了一种直升机地面姿态的调整装置。

发明内容

本发明解决的技术问题：本发明提供一种直升机地面姿态的调整装置及方法，能够完成对直升机地面姿态在俯仰角±4度和滚转角±1度范围内的调整。

本发明的技术方案：

第一方面，本发明提供一种直升机地面姿态的调整装置，所述装置包括：基座，若干个调整片，以及定位柱；

所述基座固定在地面上，前端设置有斜角，后端设置带有螺纹的通孔，所述定位柱一端螺纹固定在所述通孔内，所述若干个调整片放置在基座上，前端设置有与基座相同的斜角，后端设置圆孔，用于穿过定位柱；

所述基座用于确定所述装置相对于直升机的初始位置；基座所有边缘都进行倒角圆滑处理；

基座的宽度至少为直升机轮胎宽度的三倍，基座的长度由直升机起落架轮胎间距离换算得到；

定位柱为一端带有螺纹、另一端不带有螺纹的圆柱形长杆，螺纹端与基座连接，用于固定调整片位置；定位柱所有边缘都进行倒角圆滑处理；

调整片用于通过在基座上逐个增加的方式，调整直升机的地面姿态；每个调整片的宽度相同，前端为与基座相同斜角的坡面，后端带有通孔，通孔位置与基座位置相同，用于套入定位柱固定调整片自身位置；调整片所有边缘都进行倒角圆滑处理。

进一步的，所述基座的尺寸计算方法为：

所述基座的尺寸包含：基座的厚度，基座的长度，基座的宽度，基座前端的斜角；

依据直升机爬坡角度不超过36度，确定基座前端的斜角为36度；

确定直升机俯仰角变化0.1度时起落架变化的高度ΔH1＝QL1*tan(0.1)，滚转角变化0.1度时起落架变化的高度ΔH2＝0.5*QL2*tan(0.1)，则基座厚度H3为ΔH1和ΔH2的最小公倍数，其中，QL1为直升机前侧一个起落架到后侧两个起落架连线的垂直距离，QL2为后侧两个起落架的距离；

基座长度包含：上表面长度、下表面长度；设置直升机的最大姿态角为4度，计算直升机最大姿态角对应高度H1＝QL1*tan(4)，则基座下表面长度LJX＝2*QD+H1/tan(36)、上表面长度LJS＝LJX+ΔH1/tan(36)，其中，QD为起落架轮胎直径；

基座宽度不小于起落架轮胎宽度的三倍。

进一步的，所述调整片的尺寸计算方法为：

所述调整片的尺寸包含：调整片的厚度，调整片的宽度，调整片的长度；

调整片的厚度H4为ΔH1和ΔH2的最小值；

调整片的宽度与基座的宽度相同；

计算调整片长度包含：上表面长度和下表面长度；将与基座接触的调整片命名为调整片1，由下至上，依次将调整片命名为调整片2、调整片3、调整片4…调整片n；

调整片1的下表面长度TL1X应与基座上表面长度LJS一致，TL1X＝LJS，则有调整片1上表面长度TL1S的计算公式为TL1S＝TL1X-H4/tan(36)米；调整片2的下表面长度TL2X应与调整片1上表面长度一致，调整片2上表面长度TL2S的计算公式为TL2S＝TL2X-H4/tan(36)；依次计算，可以得到调整片n的下表面长度TLnX应与调整片n-1上表面长度一致，调整片n上表面长度TLnS的计算公式为TLnS＝TLnX-H4/tan(36)。

进一步的，还需确定调整片的数量：

计算直升机最大姿态角对应调整片数量N1＝QL1*tan(4)/H4-H3/H4。

H3为基座厚度，H4为调整片的厚度，QL1为直升机前侧一个起落架到后侧两个起落架连线的垂直距离，直升机的最大姿态角为4度。

进一步的，定位柱的最长长度不能超过直升机最大姿态角对应高度H1。

第二方面，本发明还提供一种直升机地面姿态的调整方法，所述方法包括：

直升机抬头4度操作：在前侧一个起落架轮胎前方放置一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，前推将直升机前侧一个起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机前侧一个起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

进一步的，所述方法包括：

直升机低头4度操作：在后侧两个起落架轮胎的后方各放置一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，后推将直升机后侧两个起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机后侧两个起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

进一步的，所述方法包括：

直升机向右滚转1度操作：在前侧一个起落架轮胎和后侧左起落架轮胎前方各当值一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，前推将直升机前侧一个起落架和后侧左起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机前侧一个起落架和后侧左起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

进一步的，所述方法包括：

直升机向左滚转1度操作：在前侧一个起落架轮胎和后侧右起落架轮胎前方各当值一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，前推将直升机前侧一个起落架和后侧右起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机前侧一个起落架和后侧右起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

通过本发明获得的直升机地面姿态能够在俯仰角±4度和滚转角±1度范围内调整，调整角度范围能够达到俯仰角±0.2度至±4度和滚转角±0.2度至±1度、灵敏度(精度)能够达到0.1度。本发明的基座和调整片前端带有斜角能够便于将直升机推上平台，基座的宽度至少为直升机轮胎宽度的三倍能够防止直升机爬坡过程因速度过快而导致的滑出，定位柱带有螺纹能够在为调整片提供定位功能的同时防止定位柱与基座脱离。相比于传统千斤顶调整直升机姿态，本发明能够更安全、更便捷的实现直升机姿态调整。

附图说明

图1为本发明实施例提供的直升机地面姿态调整装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的调整装置中基座、调整片厚度计算方法示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明。

为了完成直升机地面姿态调整，本发明实施例提供一种直升机地面姿态的调整装置及方法，如图1所示，该装置包含基座、调整片、定位柱，通过组合的方式使用。

附图1示意了直升机地面姿态调整装置的结构。

基座用于确定调整装置相对于直升机的初始位置。材质为钢或其他强度大的金属材料，前端为提高直升机爬坡能力而使用小角度斜角，后端为固定调整片位置并提高调整片稳定度而预留三个带有内螺纹的通孔，用于安装定位柱。为保护操作者且避免擦伤直升机结构，基座所有边缘都进行倒角圆滑处理。基座的宽度至少为直升机轮胎宽度的三倍，以防止直升机爬坡过程因速度过快而导致的滑出；基座的长度由直升机起落架轮胎间距离换算得到。

定位柱为一端带有螺纹、另一端不带有螺纹的圆柱形长杆，数量为三组、每组三个，螺纹端与基座连接，用于固定调整片位置。为保护操作者且避免擦伤直升机结构，定位柱所有边缘都进行倒角圆滑处理。

调整片用于通过在基座上逐个增加的方式，调整直升机地面姿态。材质为钢或其他强度大的金属材料，每个调整片的宽度相同，前端为与基座相同斜角的坡面，后端带有三个通孔，通孔尺寸略大于定位柱横截面尺寸(便于调整片套入而又不会过度活动)，通孔位置与基座位置相同，用于套入定位柱固定调整片自身位置。为保护操作者且避免擦伤直升机结构，调整片所有边缘都进行倒角圆滑处理。

1、确定基座的尺寸(长度、宽度、厚度、前端斜角、后端开孔、螺纹)：

附图2示意了基座和调整片厚度的计算方法。

(1)已知：以前三点式直升机起落架(包含前侧一个起落架和后侧两个起落架)为例，前侧一个起落架到后侧两个起落架连线的垂直距离为QL1＝4米，后侧两个起落架的距离为QL2＝2米；姿态调整范围为最小±0.2度、俯仰角最大±4度、滚转角最大±1度，灵敏度为0.1度；直升机爬坡角度不超过36度(基座前端斜角为36度)；起落架轮胎直径QD为0.3米、轮胎宽度QK为0.2米。

(2)计算基座厚度：得到俯仰角变化0.1度时起落架变化的高度ΔH1＝QL1*tan(0.1)＝0.7厘米、滚转角变化0.1度时起落架变化的高度ΔH2＝0.5*QL2*tan(0.1)＝0.35厘米，则有基座厚度H3＝0.7厘米(ΔH1和ΔH2的最小公倍数)。由于基座厚度使用最小公倍数，因此本发明中的调整装置中姿态角的起始角度最小为0.2度。

(3)计算基座长度(上表面长度、下表面长度)：计算最大姿态角对应高度H1＝QL1*tan(4)＝0.56米，预留两倍高度余量，则有基座下表面长度LJX＝2*QD+0.56/tan(36)＝2米、上表面长度LJS＝LJX+0.007/tan(36)＝1.99米。

(4)计算基座宽度：基座宽度不小于轮胎宽度的三倍，即基座宽度为3*0.2＝0.6米。

(5)确定后端开孔和螺纹：与定位柱直径和螺纹对应即可，无特殊要求。后端开孔数量为三个。

2、确定定位柱的尺寸(长度、直径、螺纹)：

定位柱数量为三组，每组三根，其中最长长度与基座和调整片整体高度保持一致，即0.56米(最大姿态角对应高度H1)，按照三等分原则确定剩余两组定位柱长度，即剩余两组定位柱长度分别为0.2米、0.35米。定位柱的直径和螺纹尺寸与基座后端开孔和螺纹对应即可，无特殊要求。

3、确定调整片的尺寸(长度、宽度、厚度、前端斜角、后端开孔)和数量：

(1)计算调整片厚度：由1中(2)可知，调整片厚度H4＝0.35厘米(ΔH1和ΔH2的最小值)。

(2)计算调整片宽度：与基座宽度保持一致，即调整片宽度为3*0.2＝0.6米。

(3)计算调整片数量：计算最大姿态角对应调整片数量N1＝QL1*tan(4

)/H4-H3/H4＝78片，预留两倍高度调整片数量余量，即单个装置包含2*(78+2)-2＝158片调整片。安装78片调整片时调整装置高度为0.28米，安装158片调整片时调整装置高度为0.56米。

(4)计算调整片长度(上表面长度和下表面长度)：将与基座接触的调整片命名为调整片1，由下至上，依次将调整片命名为调整片2、调整片3、调整片4…调整片n；调整片1的下表面长度TL1X应与基座上表面长度LJS一致，即TL1X＝LJS＝1.99米，则有调整片1上表面长度TL1S的计算公式为TL1S＝TL1X-H4/tan(36)＝1.98米；调整片2的下表面长度TL2X应与调整片1上表面长度一致，调整片2上表面长度TL2S的计算公式为TL2S＝TL2X-H4/tan(36)＝1.97米；依次计算，可以得到调整片n的下表面长度TLnX应与调整片n-1上表面长度一致，调整片n上表面长度TLnS的计算公式为TLnS＝TLnX-H4/tan(36)。

(5)确定调整片后端开孔：比基座后端开孔、定位柱直径略大(可以顺利将调整片套入定位柱)即可，无特殊要求。后端开孔数量为三个。

4、直升机地面姿态调整的具体步骤：

(1)直升机(前三点式起落架系统)地面停放，准备两套本发明中的调整装置。另，为防止调整装置在直升机推上调整片平台过程中装置受直升机力作用影响而移动，可以在调整装置周围增加铁砂袋等重物增加装置稳定性。

(2)由直升机起落架轮胎距离和尺寸确定基座的尺寸、调整片的尺寸和数量。由直升机需要调整的姿态角范围确定定位住的长度，保证定位住的长度不会影响将直升机推上调整装置上表面。

(3)定义直升机抬头时俯仰角为正、低头时俯仰角为负、向右滚转角为正、向左滚转角为负。

(4)直升机抬头4度(+4度)操作：在前侧一个起落架轮胎前方放置一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，前推将直升机前侧一个起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机前侧一个起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

(5)直升机低头4度(-4度)操作：在后侧两个起落架轮胎的后方各放置一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，后推将直升机后侧两个起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机后侧两个起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

(6)直升机向右滚转1度(+1度)操作：在前侧一个起落架轮胎和后侧左起落架轮胎前方各当值一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，前推将直升机前侧一个起落架和后侧左起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机前侧一个起落架和后侧左起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

(7)直升机向左滚转1度(-1度)操作：在前侧一个起落架轮胎和后侧右起落架轮胎前方各当值一套调整装置中的基座，将定位柱拧入基座螺纹，在定位柱上套入计算好的调整片数量，前推将直升机前侧一个起落架和后侧右起落架轮胎推上由基座、定位柱、调整片组成的调整装置，使直升机前侧一个起落架和后侧右起落架轮胎稳定停放在最上面的调整片上表面处，使用水平仪确认角度是否与计算值一致，根据实际角度适当调整调整片的数量。

(8)直升机同时带有俯仰角和滚转角操作：方法同步骤(4)至步骤(7)，经过计算调整每个调整装置的调整片数量即可。

(9)地面试验完成后，将直升机推下调整装置，回收调整装置，结束试验。

通过本发明获得的直升机地面姿态能够在俯仰角±4度和滚转角±1度范围内调整，调整角度范围能够达到俯仰角±0.2度至±4度和滚转角±0.2度至±1度、灵敏度(精度)能够达到0.1度。本发明的基座和调整片前端带有斜角能够便于将直升机推上平台，基座的宽度至少为直升机轮胎宽度的三倍能够防止直升机爬坡过程因速度过快而导致的滑出，定位柱带有螺纹能够在为调整片提供定位功能的同时防止定位柱与基座脱离。相比于传统千斤顶调整直升机姿态，本发明能够更安全、更便捷的实现直升机姿态调整。