[发明专利]一种用于微重力试验的矢量推力飞行器及其试验方法

权利要求书

1.一种用于微重力试验的矢量推力飞行装置，其特征在于，包括机头(1)、机身试验舱(2)、机尾(3)、尾翼(4)和矢量推力系统(5)，所述的机头(1)为中空结构，其内部设置有机载计算机、数据链机载终端、惯性测量机载设备；所述的机身试验舱(2)内设置有试验目标物体以及试验记录设备；

所述的机尾(3)包括尾舱(31)和设于尾舱(31)末端的尾杆(32)，所述的尾舱(31)和机头(1)分别设置在机身试验舱的两端(2)，所述的尾舱(31)可以在机载计算机的控制下与机身试验舱(2)分离；所述的尾翼(4)呈十字交叉型设置在尾杆(32)上，所述的尾翼(4)上设置有可动操纵面(41)；

所述的矢量推力系统(5)可以实现二个自由度的转动。

2.如权利要求1所述的用于微重力试验的矢量推力飞行装置，其特征在于，所述的矢量推力系统(5)包括矢量推力机构(51)、两个共轴安装且旋转方向相反的电机(52)和旋翼(53)，所述的电机(52)设置在矢量推力机构(51)上，所述的旋翼(53)连接在电机(52)上；所述的矢量机构(51)带动电机(52)和旋翼(53)进行二个自由度的偏转从而产生力矩进而改变飞行姿态。

3.如权利要求1所述的用于微重力试验的矢量推力飞行装置，其特征在于，所述的机身试验舱(2)分为前段(21)、中段(22)和后段(23)，从前段(21)至后段(23)机身试验舱(2)直径先增大后减小；所述的机头(1)与机身前段(21)光滑连接，所述的机身中段(22)为等截面圆柱形，所述的机身后段(23)与尾舱(31)光滑连接；

所述的机头(1)、机身试验舱(2)、尾舱(31)和尾杆(32)共轴线。

4.如权利要求3所述的用于微重力试验的矢量推力飞行装置，其特征在于，所述的机头(1)为锥体状，锥面为曲面形状，所述的尾舱(31)为椎体状，锥面为曲面形状，所述的尾杆(32)为圆柱体，所述的尾舱(31)从机身后段(23)逐渐收缩至尾杆(32)。

5.如权利要求1所述的用于微重力试验的矢量推力飞行装置，其特征在于，所述的尾舱(31)内设置有降落伞，所述的降落伞与机身试验舱(2)连接。

6.权利要求1所述的矢量推力飞行装置的微重力试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将权利要求1的飞行装置放置在设定的试验高度，并使飞行装置的体轴沿竖直方向；

步骤2：开始无水平速度的自由落体运动，此时矢量推力系统的推进效率为100％，调整机身尾部的矢量推力系统使其相对于机身偏转，控制飞行装置的飞行姿态；

步骤3：随飞行速度增加，当矢量推力系统的推进效率降低为其起始推进效率的70％～73％时，启动飞行装置尾翼的可动操纵面，参与飞行姿态的控制；

步骤4：当矢量推力系统的推进效率降低为其起始推进效率的20％～22％时，矢量推力系统停止运行，此时飞行姿态由尾翼的可动操纵面控制；

步骤5：当飞行装置距离地面为400～500m时，停止尾翼的可动操纵面的控制，微重力试验结束。

7.如权利要求6所述的微重力试验方法，其特征在于，该方法还包括：

微重力试验结束后，将机身试验舱与机尾分离，打开连接在机身试验舱上的降落伞，机身试验舱在降落伞的带动下落至地面；

机身试验舱内部的机载计算机通过GPS定位获取自身位置并通过通讯链路发送至指挥中心，以找回机身试验舱。