[发明专利]一种短距/垂直起降飞行器分布式推进系统试验台

说明书

本发明一种短距/垂直起降飞行器分布式推进系统试验台，属于航空领域；包括分布式推进系统、控制系统、台架系统和六分量天平测力系统；分布式推进系统采用与涡喷发动机同轴的发电机作为升力风扇、涵道风扇和三轴承尾喷管步进电机的动力来源，实现无需外部能源输入的动力系统闭环，真实模拟短距/垂直起降分布式推进系统实际工作状态。试验台中的各系统相互配合，可对不同布局需求的短距/垂直起降飞行器分布式推进系统进行动力闭环和控制规律的试验研究，实现对推进系统短垂模式、平飞模式和过度状态的完整推力数据测量，满足了对短距/垂直起降飞行器分布式推进系统的设计优化和控制规律研究需求。

技术领域

本发明属于航空领域，具体涉及一种短距/垂直起降飞行器分布式推进系统试验台，特别适用于短距/垂直起降飞行器分布式推进系统实验验证。

背景技术

自英阿马岛战争中“鹞”式垂直起降战机首战完胜，具有短距/垂直起降功能的战斗机受到了各主要军事强国的广泛关注。除了英国“鹞”式战机以外，现役或曾经服役的短距/垂直起降战机还有前苏联的雅可-38/41/141以及美国的AV-8A/B和F-35B。它们均以轻型航母或两栖登陆舰为平台起降，可为舰队防空和登陆作战提供支援，是两栖战争中十分重要的装备。我国关于短距/垂直起降飞行器的研究还处于起步阶段，是目前航空领域的研究重点。

目前在短距/垂直起降战斗机上应用的升力系统主要由对转升力风扇、翼根滚转喷管、发动机、三轴承尾喷管和传动机构组成，如F-35B上使用的以F136发动机为动力输出的升力系统。其尾喷管通过偏转可产生7.1吨垂直升力，而传动轴驱动的升力风扇可产生9吨的垂直升力，两侧翼根滚转喷管通过从发动机内引气也可产生1.6吨的升力，从而实现短距/垂直起降。然而为了应付巨大的输出功率，传动系统必须设计得复杂且笨重，导致有效载荷下降，且翼根滚转喷管从发动机中引气也会导致发动机推力和效率下降，使得有效载荷被进一步削减。如何减轻传动系统重量提高推进效率成为研究热点。分布式推进系统用于短距/垂直起降战斗机可以用发电机和输电系统替代复杂笨重的传动系统，也无需从发动机中引气，减轻了升力系统重量，提高了发动机工作效率。

2018年公开的专利“一种采用分布式动力系统的短距或垂直起降飞行器”(申请公布号CN109911194A)介绍了类似推进系统设计。推进系统在研究和设计过程中需开展基于地面试验台的试验以总结设计和控制规律，如2019年公开的专利“一种大载荷无人直升机旋翼试验台”(申请公布号CN11051048A)介绍了针对大载荷无人直升机旋翼推进系统设计的试验台，由台架、旋翼系统、机械传动系统、测控系统组成。分布式推进系统与常见的推进系统不同，其由多个推进单元共同组成，且系统中不存在机械传动系统，发电机从主推进单元(一般指发动机)中吸收部分功率产生电能再驱动分推进单元。分布式推进系统试验台的研究难点在于模拟系统动力闭环的实际工作状态和对主推进单元、分推进单元和发电机控制规律的研究。具体到短距/垂直起降飞行器分布式推进系统，其需要控制的部件包括发动机、升力风扇、涵道风扇、发电机和三轴承尾喷管，相关的控制规律更加复杂。普通的测控系统仅对发动机转速或油门杆位置进行控制，无法满足分布式推进系统控制规律的研究需求，因此目前没有相关试验平台可以开展短距/垂直起降分布式推进系统测试，更无法开展其控制规律研究和优化。

为了模拟短距/垂直起降飞行器分布式推进系统的工作状态，并准确测量其产生的升力和力矩，研究短距/垂直起降分布式推进系统控制规律，本发明提出了一种短距/垂直起降飞行器分布式推进系统试验台。

发明内容

要解决的技术问题：