基于三維數(shù)字技術(shù)的救援直升機(jī)結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)

苑恒軼

【摘 要】本文在救援直升機(jī)功能擴(kuò)展方面進(jìn)行了研究和探索，通過救援直升機(jī)的機(jī)艙和尾部進(jìn)行改造，使救援直升機(jī)集成了新的救援功能，擴(kuò)展了救援直升機(jī)的應(yīng)用范圍，提高了救援效率。為了說明具有新的救援功能的直升機(jī)的結(jié)構(gòu)，本文設(shè)計(jì)了直升機(jī)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證和演示模型，完成了模型虛擬樣機(jī)和縮小比例實(shí)物模型的制作。

【關(guān)鍵詞】救援直升機(jī)；仿真；PRO/E

近些年來，世界各地的自然災(zāi)害頻繁發(fā)生。所有的自然災(zāi)害面前，災(zāi)后救援手段非常之多，最為行之有效的救援手段，應(yīng)該是航空救援。而航空救援的主要工具就是救援直升機(jī)。救援直升就可以高速、有效的對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行第一時(shí)間救援，而且還能不受地理環(huán)境的束縛，所以航空救援現(xiàn)在成為全世界公認(rèn)的最有效的救援手段。但是，我國的多數(shù)救援直升機(jī)都是對(duì)原有的直升機(jī)進(jìn)行改造。救援效果一般，救援速度也慢，功能性也差，效果也不是很理想。針對(duì)實(shí)際當(dāng)中救援直升機(jī)存在救援過程中遇到的一些問題，擴(kuò)展救援直升機(jī)的功能和用途，對(duì)救援直升機(jī)艙門和尾部結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)方案，通過pro/e進(jìn)行仿真。

1.救援直升機(jī)艙門設(shè)計(jì)

飛機(jī)的機(jī)身設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分別是飛機(jī)的駕駛艙和飛機(jī)的機(jī)身下方的支撐架。對(duì)汽車吊車的觀察發(fā)現(xiàn)，操作者在操作室里可以看見起吊情況。地震現(xiàn)場小型救援直升機(jī)的起吊部分在飛機(jī)的尾端，要想便于觀察起吊過程，就必須有和飛機(jī)尾部同方向的操作室，我們便設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式的操作室。打開飛機(jī)的艙門，操作室可旋轉(zhuǎn)到飛機(jī)艙外。這時(shí)，飛機(jī)的尾部和操作室是同一方向，可以直接觀察起吊情況，方便對(duì)起吊工作進(jìn)行操作；飛機(jī)的機(jī)身另一個(gè)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)是飛機(jī)進(jìn)行起吊工作時(shí)，支撐架全部打開，穩(wěn)定重心。為了使支撐架不與起落架發(fā)生干涉，為此設(shè)計(jì)了六節(jié)支撐架，最后打開的支撐架在起落架的兩邊，起到了穩(wěn)定重心的作用。這六節(jié)支撐架環(huán)環(huán)相扣，尺寸匹配。在PRO/E中，我們做了運(yùn)動(dòng)仿真。仿真了飛機(jī)艙門打開，操作室旋轉(zhuǎn)以及支撐架的放落過程。以下是展示這一過過程的圖片。如圖所示。

飛機(jī)艙門開啟過程

2.飛機(jī)尾部伸縮設(shè)計(jì)

圖片展示了操作室和支撐架的運(yùn)動(dòng)過程。飛機(jī)的機(jī)尾部分，由一組可伸縮的起吊臂和小型螺旋槳組成。起吊臂一共有三節(jié)組成。起吊臂的升起、降落、伸出、縮回都是由液壓能提供動(dòng)力。小型螺旋槳固定在最粗的起吊臂上，小型螺旋槳有自身重量，因此，需要更多的液壓能。將設(shè)計(jì)好的三節(jié)起吊臂用PRO/E的組件功能組合在一起，并對(duì)起吊臂的升起、伸出、收縮、降落這一個(gè)過程做了運(yùn)動(dòng)仿真。這個(gè)過程也是此次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。以下是展示這一過程的部分圖片，如下圖所示，救援直升機(jī)尾部伸縮架展開全過程。

救援直升機(jī)尾部伸縮架展開全過程

3.飛機(jī)底部支撐架運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

飛機(jī)進(jìn)行起吊工作時(shí)，支撐架全部打開，穩(wěn)定重心。為了使支撐架不與起落架發(fā)生干涉，為此設(shè)計(jì)了六節(jié)支撐架，最后打開的支撐架在起落架的兩邊，起到了穩(wěn)定重心的作用。這六節(jié)支撐架環(huán)環(huán)相扣，尺寸匹配。具體的支架的展開過程如圖所示。飛機(jī)底座全部展開過程如圖所示。

救援直升機(jī)支撐架展開過程

本文在救援直升機(jī)功能擴(kuò)展方面進(jìn)行了研究和探索，通過救援直升機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，使救援直升機(jī)集成了新的救援功能，擴(kuò)展了救援直升機(jī)的應(yīng)用范圍，提高了救援效率。為了說明具有新的救援功能的直升機(jī)的結(jié)構(gòu)，還設(shè)計(jì)了直升機(jī)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證和演示模型，完成了模型虛擬樣機(jī)和縮小比例實(shí)物模型的制作。本文旨在探索救援直升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種新的思路，為新型救援直升機(jī)的開發(fā)提供一些參考和啟示。隨著強(qiáng)度高、重量輕的新型復(fù)合材料在救援直升機(jī)上的應(yīng)用，在救援直升機(jī)上必將集成越來越多的新結(jié)構(gòu)和新功能。對(duì)本文制作的新型救援直升機(jī)結(jié)構(gòu)模型，還可進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如作為具有一定教育意義的救援直升機(jī)玩具組裝模型的前期工作，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出啟迪兒童智力的玩具組裝模型產(chǎn)品。

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