[发明专利]一种四自由度载人离心机

说明书

本发明涉及飞行模拟技术领域，具体公开了一种四自由度载人离心机，包括传动支撑系统、转臂系统、偏航框系统、滚转框系统和座舱系统；传动支撑系统支撑转臂系统并带动其转动，偏航框系统设置在转臂系统上并绕与转臂系统的连接点转动，滚转框系统设置在偏航框系统内并绕与滚转框系统的连接点转动，滚转框系统的转动中心与偏航框系统的转动中心垂直，所述座舱系统设置在滚转框系统内并绕与滚转框系统的连接点转动，所述座舱系统的转动中心与滚转框系统的转动中心垂直。本发明的优点是可以通过传动支撑系统、转臂系统、偏航框系统、滚转框系统和座舱系统承受离心过载加速度和空间三个姿态角运动，实现过载场景下的人体定向器官的位姿感知。

技术领域

本发明涉及飞行模拟技术领域，特别是一种四自由度载人离心机。

背景技术

一种四自由度载人离心机用于飞行员训练，能够产生持续过载，可提供逼近飞机的真实载荷模拟环境，实现飞行员的过载训练、空间定向障碍训练。其相对于三自由度载人离心机多出一个自由度，可实现持续载荷环境中任意姿态变化，特别适合于空间定向障碍训练。

空间定向障碍定义为：相对地球参考坐标系或飞机在由重力垂直线构成的坐标系中，飞行员不能正确感知自身位置、运动和姿态等信息。常常会引发飞行员的错误知觉。空间定向障碍是目前严重威胁飞行安全的一个重大航空医学问题，具有普遍性、高危性等特点。

进行空间定向障碍训练，即通过模拟器产生易发生空间定向障碍的环境，对受训飞行员进行原理现象展示、空间定向障碍场景及意识、产生空间障碍后的克服应对方法、人在回路中的自主控制训练等阶次训练。

现有技术：

目前专利号CN201821463335.7公布了一种“四自由度直升机动态飞行模拟器”，该专利描述了一种基于离心机平台的四自由度平台，其功能与本发明技术方案类似。

但是该专利中的“四自由度直升机动态飞行模拟器”采用了双层布局结构，即主驱动电机及减速器位于地下一层，需要专门的地下室进行布置，这样的缺点是造成土建施工复杂，成本较高，并且造成设备安装调试难度较大。

该专利的偏航框及在其上的滚转框和俯仰座舱位于转臂末端，采用悬臂连接——即单点支承结构，这样导致单一轴承须受重力、离心机及倾覆力矩，轴承受力严酷，导致轴承成本很高，且限制了产品规模的提升（如更大尺寸的座舱），因为选不到合适的产品轴承。

该专利的转臂结构使得产品垂向变形较大，进一步加剧了单一轴承的受力状态。同时，使得空间定向障碍模拟时载荷方向与理论方向有一定的差异，影响模拟精度，在一定程度上影响产品规模的提升（如更长的回转半径，以降低寄生科式加速度的影响）。

该专利的座舱质心位置与主轴支承点位置处于两个平面，导致偏航框承受过大的倾覆力矩，同时转臂受弯矩很大，加剧转臂变形，同时要求偏航框具有足够的强度、刚度，使得偏航框重量增大。

该专利的配重与座舱系统质心不在平行于地面的一条线上，形成力偶不平衡，容易引起振动，导致轴承受力严苛。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种四自由度载人离心机。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种四自由度载人离心机，包括传动支撑系统、转臂系统、偏航框系统、滚转框系统和座舱系统；所述的传动支撑系统支撑转臂系统并带动其转动，所述偏航框系统设置在转臂系统上并绕与转臂系统的连接点转动，所述滚转框系统设置在偏航框系统内并绕与滚转框系统的连接点转动，所述滚转框系统的转动中心与偏航框系统的转动中心垂直，所述座舱系统设置在滚转框系统内并绕与滚转框系统的连接点转动，所述座舱系统的转动中心与滚转框系统的转动中心垂直。