CN103175679B - 四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统，包括测试装置，以及电气控制装置，测试装置包括整机底座，整机底座内放置有压力机座，压力机座的上端安装有扭矩轴，扭矩轴的外壁上贴有电阻应变片，扭矩轴的顶端通过电机固定座底盘与安装有待测旋翼直流电机相连接，电机固定座底盘上安装有霍尔传感器，且待测旋翼的叶片下面设置有与霍尔传感器相配合的磁性体；电气控制装置包括：计算机，以及分别与于计算机相连接的数据采集和计数卡；本发明的待测旋翼与直流电机均可更换，因此，可以达到测试多种四旋翼飞行器旋翼反扭矩及旋翼转速参数的目的，且本发明具有结构简单易行，测试精度高，测试成本低廉，具有系统运行自动化程度高的特点。

Description

四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统

技术领域

本发明涉及航天飞行动力机械领域，尤其涉及一种四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统。

背景技术

随着四旋翼飞行器应用领域的不断拓展，对四旋翼飞行器旋翼特性参数测试的要求也越来越高，传统四旋翼飞行器旋翼特性参数的获得大多依赖经验估算或是风洞试验。

经验估算得到的飞行器旋翼特性参数可信度低，并且估算结果与估算者本人经验密切相关，因此估算得到的参数使用过程中极易出现多种问题，正是由于上述缺点，经验估算法在四旋翼飞行器旋翼特性参数获取过程中的使用受到很大限制；风洞试验理论上可以获得较为准确可信的旋翼特性参数，但其成本过高，对于低成本的四旋翼飞行器并不适用，同时，风洞试验操作复杂，对操作人员专业性要求较高，因此其在四旋翼飞行器旋翼特性参数测试中的使用同样受到极大限制。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明提供了一种结构简单、操作方便、测试精度较高的四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统。

本本发明是通过以下技术方案来实现：

包括测试装置，以及电气控制装置，其中，

所述测试装置包括内部为空腔结构的整机底座，整机底座的空腔内放置有压力机座，压力机座的上端安装有扭矩轴，扭矩轴的外壁上贴有若干电阻应变片，扭矩轴的顶端通过电机固定座底盘与直流电机相连接，直流电机的转轴上安装有待测旋翼，其中，所述电机固定座底盘上安装有霍尔传感器，且待测旋翼的叶片下面设置有与霍尔传感器相配合的磁性体；

所述电气控制装置包括：计算机，以及分别与于计算机相连接的数据采集和计数卡，其中，数据采集卡与电阻应变片的输出信号连接，计数卡与霍尔传感器的脉冲信号连接。

所述压力机座的下端安装有压力传感器，且数据采集卡与压力传感器的输出信号连接。

所述扭矩轴的外壁上贴有四个电阻应变片，所述四个电阻应变片组成桥式测量电路。

所述整机底座为凹台结构，压力基座为凸台结构，压力基座的凸台与整机底座的凹台相配合。

所述电机固定座底盘与直流电机通过第一组紧固螺钉相连电机固定座底盘通过第二组紧固螺钉与扭矩轴相连，扭矩轴通过第三组紧固螺钉与压力基座相连。

本发明提供了一种四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统，通过将携带有待测旋翼的直流电机安装于贴附有电阻应变片的扭矩轴上，由于待测旋翼在进行旋转时，扭矩轴将在旋翼反扭矩作用下产生扭转变形，这一扭转变形导致粘贴在扭矩轴上的电阻应变片输出变形信号，该变形信号由数据采集卡采集并回传给计算机并进行相应计算，因此，达到精确测试旋翼反扭矩的目的；另一方面，由于电机固定座底盘上安装有霍尔传感器，且在待测旋翼的叶片下面设置有与霍尔传感器相配合的磁性体，因此，当待测旋翼转动经过霍尔传感器时，会输出一组脉冲信号，这组脉冲信号由计数卡回传给计算机，达到精确测试旋翼转速的目的。与现有技术相比，本发明的待测旋翼与直流电机均可更换，因此，可以达到测试多种四旋翼飞行器旋翼反扭矩及旋翼转速参数的目的，且本发明具有结构简单易行，测试精度高，测试成本低廉，具有系统运行自动化程度高的特点。

进一步的，由于在压力机座的下端安装有压力传感器，因此，当待测旋翼在进行旋转时，扭矩轴对压力基座产生向上的作用力，此时布置在压力基座下方的压力传感器输出的压力信号发生变化，该压力信号由数据采集卡采集并回传给计算机，达到测试旋翼升力的目的。

附图说明

图1是本发明测试装置结构示意图；

图2是本发明测试装置中扭矩轴部分的结构示意图；

图3是本发明测试装置中压力基座部分的结构示意图；

图4是本发明测试装置中整机底座部分的结构示意图；

图5是本发明电气控制部分的结构框图。

图中，1-待测旋翼；2-直流电机；3-第一组紧固螺钉组；4-电机固定底盘；5-第二组紧固螺钉组；6-电阻应变片；7-扭矩轴；8-压力传感器；9-整机底座；10-压力基座；11-第三组紧固螺钉组；12-霍尔传感器；13-磁性体；14-计算机；15-数据采集卡；16-计数卡。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

参见图1所示，本发明提供了一种四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统，包括测试装置，以及电气控制装置，其中，所述测试装置包括内部为空腔结构的整机底座9，整机底座9的空腔内放置有压力机座10，压力机座10的下端安装有压力传感器8，压力机座10的上端通过第三组紧固螺钉11与扭矩轴7连接，参见图2所示，扭矩轴7的外壁上贴有若干电阻应变片6，扭矩轴7的顶端通过电机固定座底盘4与直流电机2相连接，其中，扭矩轴7通过第二组紧固螺钉5与电机固定座底盘4连接，电机固定座底盘4通过第一组紧固螺钉3与直流电机2相连接，因此，待测旋翼1与直流电机2均可更换，进而达到测试多种四旋翼飞行器旋翼特性参数的目的，需要说明的是，本发明中所用直流电机均为无刷直流电机。另外，直流电机2的转轴上安装有待测旋翼1，其中，所述电机固定座底盘4上安装有霍尔传感器12，且待测旋翼1的叶片下面设置有与霍尔传感器12相配合的磁性体13；

所述电气控制装置包括：计算机14，以及分别与于计算机14相连接的数据采集15和计数卡16，其中，数据采集卡15与电阻应变片6以及压力传感器8的输出信号连接，计数卡16与霍尔传感器的脉冲信号连接。

为了增加反扭矩测量的精度，通过在扭矩轴上粘贴四个电阻应变片，组成桥式测量电路以减小温度变化等引起的扭矩测量误差，提高测试精度。

参见图3、4所示，所述整机底座9为凹台结构，压力基座10为凸台结构，压力基座10的凸台与整机底座9的凹台相配合，以防止压力基座10在旋翼扭矩作用下发生扭转。

本发明的工作过程为：

参见图5所示，当无刷直流电机2通电运转时，会带动被测试旋翼1转动，被测试旋翼1将产生升力，从而通过电机固定底盘4、扭矩轴7对压力基座10产生向上的作用力，此时布置在压力基座10下方的压力传感器8输出的压力信号发生变化，该压力信号通过端子台由数据采集卡采集经PCI总线回传给计算机，达到测试旋翼升力的目的；同时，待测旋翼1在转动过程中会产生反扭矩，该反扭矩通过电机固定底盘4作用在扭矩轴7上，由于扭矩轴7下端与压力基座10固定连接，压力基座10通过方形孔与整机底座配合而不能发生转动，因此，扭矩轴会在待测旋翼反扭矩作用下产生扭转变形，这一扭转变形导致粘贴在扭矩轴7上的电阻应变片6输出信号发生改变，该变形信号通过端子台由数据采集卡采集经PCI总线回传给计算机，并由计算机进行相应计算，达到测试旋翼反扭矩的目的；另外，当待测旋翼1转动时，粘贴在扭矩轴7上的磁性体13周期性经过霍尔传感器12上方，每当待测旋翼1经过一次霍尔传感器12上方，霍尔传感器12就会输出一组脉冲信号，这组脉冲信号通过端子台由计数卡经过PCI总线回传给计算机，达到测试旋翼转速的目的。在算机中安装对应软件后，数据采集卡和计数卡执行对应软件的数据采集命令，采集机械部分中传感器的测试信息，并对该测试信息进行计算，从而获得当前转速下被测试旋翼对应的拉力、反扭矩、以及转速。

Claims (5)

1.一种四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统,其特征在于：包括测试装置、以及电气控制装置，其中，

所述测试装置包括内部为空腔结构的整机底座(9)，整机底座(9)的空腔内放置有压力基座(10)，压力基座(10)的上端安装有扭矩轴(7)，扭矩轴(7)的外壁上贴有若干电阻应变片(6)，扭矩轴(7)的顶端通过电机固定座底盘(4)与直流电机(2)相连接，直流电机(2)的转轴上安装有待测旋翼(1)，其中，所述电机固定座底盘(4)上安装有霍尔传感器(12)，且待测旋翼(1)的叶片下面设置有与霍尔传感器(12)相配合的磁性体(13)；

所述电气控制装置包括：计算机(14)，以及分别与计算机(14)相连接的数据采集卡(15)和计数卡(16)，其中，数据采集卡(15)与电阻应变片(6)的输出信号端连接，计数卡(16)与霍尔传感器的脉冲信号端连接。

2.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统,其特征在于：所述压力基座(10)的下端安装有压力传感器(8)，且数据采集卡(15)与压力传感器(8)的输出信号端连接。

3.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统,其特征在于：所述扭矩轴(7)的外壁上贴有四个电阻应变片(6)，所述四个电阻应变片(6)组成桥式测量电路。

4.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统,其特征在于：所述整机底座(9)为凹台结构，压力基座(10)为凸台结构，压力基座(10)的凸台与整机底座(9)的凹台相配合。

5.根据权利要求1所述的四旋翼飞行器旋翼特性综合测试系统,其特征在于：所述电机固定座底盘(4)与直流电机(2)通过第一组紧固螺钉(3)相连，电机固定座底盘(4)通过第二组紧固螺钉(5)与扭矩轴(7)相连，扭矩轴(7)通过第三组紧固螺钉(11)与压力基座(10)相连。