固定于滑撬的航空摄影吊舱机构设计

【类型】学位论文

【作者】何庆平 

【关键词】 低空坚直摄影 收放滑撬 固定机构 倾角 柔性杆 旋角

【摘要】低空摄影伴随着飞行器发展以及我国600m以下空域的逐步开放,应用前景变得十分广阔,例如,在获取1：500,1：1000和1：2000比例尺土地信息方面,低空摄影已获得广泛应用。其中,低空竖直摄影因采集的图像其倾角小,图像信息可容易、高效后续处理,获得了较充分的研究。低空竖直摄影系统通常搭载在低空飞行器上,其稳定平台机构使相机视轴稳定,从而构成正常成像系统。轻型直升机因低空飞行相对更平稳、有效载荷大、工作效率高和更经济,作为低空摄影航空平台应用较多。但轻型直升机因舱内空间有限,通常舱外固定摄影吊舱,且大多固定在收放的滑撬上。本文结合收放滑撬的特点和低空飞行吊舱受外界扰动对相机成像影响,设计了种适应滑撬收放运动的并联滑动杆连杆机构以保证相机竖直摄影,利用柔性杆支撑抑制外界高频大幅度扰动,以及减小扰动引起吊舱的旋偏。为保证摄影系统倾角和旋角,本文首先根据低空竖直摄影规范提出机构设计要求。然后根据直升机滑撬收放运动,在Pro/E中设计吊舱固定机构三维结构,对机构进行数学模型和静力分析；为了保证整个低空竖直摄影过程中吊舱的倾角,再将三维模型导入ADAMS中并建立该机构仿真模型,从而获得该机构随着滑撬收放变化其滑动杆长度和倾角变化曲线,初步判断出所选择机构参数其设计角度变化范围未能达到要求。因此,再对固定机构相关设计变量进行参数化,设定倾角优化目标函数和约束条件,对固定机构倾角进行优化,优化后的倾角在-0.5°～0.5°内变化,满足设计要求。为了进一步了解固定机构旋角设计情况,对固定机构柔性杆支撑进行振动模型简化,对外界扰动引起摄影吊舱旋角的变化,进行理论分析和仿真求解,得到摄影吊舱旋角和扰动响应仿真求解结果与理论分析相符,并且满足设计要求。最后,进行固定摄影吊舱模拟正常飞行环境运行试验,考察所设计机构倾角和旋角的变化,数据显示倾角和旋角变化都能保证在低空竖直摄影的要求范围。试验与广西梧州某区域完成的低空竖直摄影进行了比较,对航空像片成像质量进行评定,特别是对像片在倾角和旋角的评定。从评定的数据来看所设计机构是合理的。论文还指出固定机构进一步设计有待考虑杆件连接的间隙和利用空气动力学更真实模拟飞行环境,从而使固定机构的设计结论更具权威性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】广东工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】傅惠南

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