基于三维数字技术的救援直升机结构模型的设计

苑恒轶

【摘 要】本文在救援直升机功能扩展方面进行了研究和探索，通过救援直升机的机舱和尾部进行改造，使救援直升机集成了新的救援功能，扩展了救援直升机的应用范围，提高了救援效率。为了说明具有新的救援功能的直升机的结构，本文设计了直升机结构的验证和演示模型，完成了模型虚拟样机和缩小比例实物模型的制作。

【关键词】救援直升机；仿真；PRO/E

近些年来，世界各地的自然灾害频繁发生。所有的自然灾害面前，灾后救援手段非常之多，最为行之有效的救援手段，应该是航空救援。而航空救援的主要工具就是救援直升机。救援直升就可以高速、有效的对灾区进行第一时间救援，而且还能不受地理环境的束缚，所以航空救援现在成为全世界公认的最有效的救援手段。但是，我国的多数救援直升机都是对原有的直升机进行改造。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。针对实际当中救援直升机存在救援过程中遇到的一些问题，扩展救援直升机的功能和用途，对救援直升机舱门和尾部结构提出改进方案，通过pro/e进行仿真。

1.救援直升机舱门设计

飞机的机身设计的特点分别是飞机的驾驶舱和飞机的机身下方的支撑架。对汽车吊车的观察发现，操作者在操作室里可以看见起吊情况。地震现场小型救援直升机的起吊部分在飞机的尾端，要想便于观察起吊过程，就必须有和飞机尾部同方向的操作室，我们便设计了旋转式的操作室。打开飞机的舱门，操作室可旋转到飞机舱外。这时，飞机的尾部和操作室是同一方向，可以直接观察起吊情况，方便对起吊工作进行操作；飞机的机身另一个设计亮点是飞机进行起吊工作时，支撑架全部打开，稳定重心。为了使支撑架不与起落架发生干涉，为此设计了六节支撑架，最后打开的支撑架在起落架的两边，起到了稳定重心的作用。这六节支撑架环环相扣，尺寸匹配。在PRO/E中，我们做了运动仿真。仿真了飞机舱门打开，操作室旋转以及支撑架的放落过程。以下是展示这一过过程的图片。如图所示。

飞机舱门开启过程

2.飞机尾部伸缩设计

图片展示了操作室和支撑架的运动过程。飞机的机尾部分，由一组可伸缩的起吊臂和小型螺旋桨组成。起吊臂一共有三节组成。起吊臂的升起、降落、伸出、缩回都是由液压能提供动力。小型螺旋桨固定在最粗的起吊臂上，小型螺旋桨有自身重量，因此，需要更多的液压能。将设计好的三节起吊臂用PRO/E的组件功能组合在一起，并对起吊臂的升起、伸出、收缩、降落这一个过程做了运动仿真。这个过程也是此次设计的特点。以下是展示这一过程的部分图片，如下图所示，救援直升机尾部伸缩架展开全过程。

救援直升机尾部伸缩架展开全过程

3.飞机底部支撑架运动设计

飞机进行起吊工作时，支撑架全部打开，稳定重心。为了使支撑架不与起落架发生干涉，为此设计了六节支撑架，最后打开的支撑架在起落架的两边，起到了稳定重心的作用。这六节支撑架环环相扣，尺寸匹配。具体的支架的展开过程如图所示。飞机底座全部展开过程如图所示。

救援直升机支撑架展开过程

本文在救援直升机功能扩展方面进行了研究和探索，通过救援直升机的结构改进，使救援直升机集成了新的救援功能，扩展了救援直升机的应用范围，提高了救援效率。为了说明具有新的救援功能的直升机的结构，还设计了直升机结构的验证和演示模型，完成了模型虚拟样机和缩小比例实物模型的制作。本文旨在探索救援直升机结构设计的一种新的思路，为新型救援直升机的开发提供一些参考和启示。随着强度高、重量轻的新型复合材料在救援直升机上的应用，在救援直升机上必将集成越来越多的新结构和新功能。对本文制作的新型救援直升机结构模型，还可进一步开发应用于其他领域，如作为具有一定教育意义的救援直升机玩具组装模型的前期工作，在此基础上开发出启迪儿童智力的玩具组装模型产品。

【参考文献】

[1]张德强主编.CAXA数控铣CAD/CAM技术.北京：机械工业出版社，2005.

[2]于位灵，万军.虚拟制造技术的发展与应用研究（第30卷）.制造业自动化，2008，（02）.

[3]张燕燕.飞行模拟器发动机系统建模与面向对象的仿真研究.哈尔滨工业大学，2010.