本發(fā)明涉及小型無(wú)人機(jī)氣動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氣動(dòng)力特性和動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)量是無(wú)人機(jī)研發(fā)的基礎(chǔ)工作，為總體方案設(shè)計(jì)、氣動(dòng)布局選型、飛行性能優(yōu)化和自動(dòng)飛行控制提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)上氣動(dòng)力特性試驗(yàn)測(cè)量和動(dòng)力特性試驗(yàn)測(cè)量分別進(jìn)行。氣動(dòng)力特性試驗(yàn)測(cè)量利用風(fēng)洞產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的氣流，使之圍繞試驗(yàn)?zāi)Ｐ土鲃?dòng)，通過(guò)測(cè)量試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷氖芰?，即可獲得氣動(dòng)升力、阻力、側(cè)力和滾轉(zhuǎn)力矩、俯仰力矩、偏航力矩?cái)?shù)據(jù)。但風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)量由專門(mén)單位負(fù)責(zé)，需要遵循風(fēng)洞尺寸要求設(shè)計(jì)制造專用試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，約束因素多，準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，試驗(yàn)成本高，對(duì)于要求靈活、快速和低成本實(shí)現(xiàn)的小型無(wú)人機(jī)研發(fā)工作并不適用。小型無(wú)人機(jī)多采用螺旋槳?jiǎng)恿?，其?dòng)力特性隨來(lái)流速度和工作高度變化，動(dòng)力特性試驗(yàn)測(cè)量需要進(jìn)行螺旋槳特性風(fēng)洞試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)特性高空臺(tái)試驗(yàn)和槳發(fā)匹配試驗(yàn)，同樣面臨約束多、周期長(zhǎng)和成本高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提出一種試驗(yàn)測(cè)量裝置，在不使用風(fēng)洞和高空臺(tái)的情況下，測(cè)得小型無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)力和動(dòng)力特性數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)試驗(yàn)靈活性，縮短試驗(yàn)周期，降低試驗(yàn)成本，提高試驗(yàn)效率，適應(yīng)小型無(wú)人機(jī)研發(fā)要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是:1、車(chē)載式小型無(wú)人機(jī)氣動(dòng)力與動(dòng)力特性試驗(yàn)測(cè)量裝置，其特征在于：試驗(yàn)測(cè)量裝置包括移動(dòng)輪車(chē)1、三腳支架2、一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3、一級(jí)支撐臂4、二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6、二級(jí)支撐臂7、電動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器9、電動(dòng)直線作動(dòng)器10、萬(wàn)向關(guān)節(jié)11、天平支桿12、六分量天平13、帶風(fēng)標(biāo)空速管15；試驗(yàn)測(cè)量裝置的三腳支架2固定在移動(dòng)輪車(chē)1上，可在車(chē)輛15上移動(dòng)位置并鎖止；一級(jí)支撐臂4通過(guò)一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3連接在三腳支架2上；一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3能夠手動(dòng)調(diào)整方位角和俯仰角并鎖止；二級(jí)支撐臂7通過(guò)二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6連接在一級(jí)支撐臂4前端；二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6的方位角和俯仰角可調(diào)，方位角的調(diào)整由安裝在二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6下部的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器9驅(qū)動(dòng)，俯仰角的調(diào)整由安裝在二級(jí)支撐臂7和級(jí)機(jī)械云臺(tái)6之間的電動(dòng)直線作動(dòng)器10驅(qū)動(dòng)；天平支桿12通過(guò)萬(wàn)向關(guān)節(jié)11連接在二級(jí)支撐臂7前端；萬(wàn)向關(guān)節(jié)11能夠手動(dòng)調(diào)整俯仰角和滾轉(zhuǎn)角并鎖止；六分量天平13連接被測(cè)無(wú)人機(jī)14和天平支桿12，帶風(fēng)標(biāo)空速管15布置在被測(cè)無(wú)人機(jī)上；采用張線17將一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3和二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6與車(chē)輛16拉緊，輔助將試驗(yàn)測(cè)量裝置固定牢靠。

2、如權(quán)利要求1所述的車(chē)載式小型無(wú)人機(jī)氣動(dòng)力與動(dòng)力特性試驗(yàn)測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于：具體步驟如下：

1)將被測(cè)無(wú)人機(jī)安裝在試驗(yàn)測(cè)量裝置上，將試驗(yàn)測(cè)量裝置搭載于車(chē)輛上，利用車(chē)輛行進(jìn)產(chǎn)生被測(cè)無(wú)人機(jī)與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

2)試驗(yàn)測(cè)量裝置隨車(chē)輛在不同海拔高度處、以不同速度行進(jìn)，在不開(kāi)起無(wú)人機(jī)動(dòng)力的狀態(tài)下進(jìn)行氣動(dòng)力特性測(cè)量，在開(kāi)起無(wú)人機(jī)動(dòng)力的狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)力特性測(cè)量；

3)在試驗(yàn)前通過(guò)一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3、二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6和萬(wàn)向關(guān)節(jié)11調(diào)整一級(jí)支撐臂4和二級(jí)支撐臂7的角度并鎖止，將被測(cè)無(wú)人機(jī)支撐在受車(chē)輛自身氣動(dòng)繞流影響小的準(zhǔn)均勻空氣來(lái)流區(qū)域；

4)試驗(yàn)測(cè)量裝置通過(guò)電動(dòng)作動(dòng)器在試驗(yàn)過(guò)程中調(diào)整的俯仰角和方位角，使被測(cè)無(wú)人機(jī)相對(duì)空氣來(lái)流處于預(yù)定的迎角和側(cè)滑角狀態(tài)；

5)使用六分量天平13在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生三向力和三軸力矩信號(hào)，使用帶風(fēng)標(biāo)空速管15在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生靜壓、空速、迎角、側(cè)滑角信號(hào)，使用采集卡18進(jìn)行信號(hào)采集；

6)使用計(jì)算機(jī)19對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理得到氣動(dòng)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括：升力、阻力、側(cè)力和偏航力矩、滾轉(zhuǎn)力矩、俯仰力矩，以及動(dòng)力特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括：推力、扭矩。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：氣動(dòng)力特性和動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)量不使用風(fēng)洞和高空臺(tái)，試驗(yàn)成本低。直接使用小型無(wú)人機(jī)作為被測(cè)對(duì)象，不需要設(shè)計(jì)制造專門(mén)的風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，縮短了試驗(yàn)周期。試驗(yàn)裝置外部空氣來(lái)流空間大，不受風(fēng)洞和高空臺(tái)尺寸限制，對(duì)被試無(wú)人機(jī)布局形式和外形尺寸的約束小，試驗(yàn)靈活性強(qiáng)。氣動(dòng)力特性和動(dòng)力特性的試驗(yàn)測(cè)量在一套裝置上進(jìn)行，通過(guò)動(dòng)力狀態(tài)切換完成兩類試驗(yàn)測(cè)量，提高了試驗(yàn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為試驗(yàn)測(cè)量裝置機(jī)械原理圖；

圖2為試驗(yàn)測(cè)量裝置安裝搭載圖；

圖3為試驗(yàn)測(cè)量裝置信號(hào)流圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，試驗(yàn)測(cè)量裝置包括移動(dòng)輪車(chē)1、三腳支架2、一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3、一級(jí)支撐臂4、一級(jí)配重5、二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6、二級(jí)支撐臂7、二級(jí)配重8、電動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器9、電動(dòng)直線作動(dòng)器10、萬(wàn)向關(guān)節(jié)11、天平支桿12、六分量天平13、被測(cè)無(wú)人機(jī)14、帶風(fēng)標(biāo)空速管15。

如圖2所示，被測(cè)無(wú)人機(jī)安裝在試驗(yàn)測(cè)量裝置上，試驗(yàn)測(cè)量裝置搭載于車(chē)輛16上。

試驗(yàn)測(cè)量裝置的三腳支架2固定在移動(dòng)輪車(chē)1上，可在車(chē)輛15上移動(dòng)位置并鎖止。一級(jí)支撐臂4通過(guò)一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3連接在三腳支架2上。一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3能夠手動(dòng)調(diào)整方位角和俯仰角并鎖止。二級(jí)支撐臂7通過(guò)二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6連接在一級(jí)支撐臂4前端。二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6的方位角和俯仰角可調(diào)，方位角的調(diào)整由安裝在二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6下部的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器9驅(qū)動(dòng)，俯仰角的調(diào)整由安裝在二級(jí)支撐臂7和二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6之間的電動(dòng)直線作動(dòng)器10驅(qū)動(dòng)。天平支桿12通過(guò)萬(wàn)向關(guān)節(jié)11連接在二級(jí)支撐臂7前端。萬(wàn)向關(guān)節(jié)11能夠手動(dòng)調(diào)整俯仰角和滾轉(zhuǎn)角并鎖止。六分量天平13連接被測(cè)無(wú)人機(jī)14和天平支桿12，帶風(fēng)標(biāo)空速管15布置在被測(cè)無(wú)人機(jī)上。采用張線17將一級(jí)機(jī)械云臺(tái)3和二級(jí)機(jī)械云臺(tái)6與車(chē)輛16拉緊，輔助將試驗(yàn)測(cè)量裝置固定牢靠。

在試驗(yàn)前通過(guò)機(jī)械云臺(tái)和萬(wàn)向關(guān)節(jié)調(diào)整支撐臂的俯仰角、方位角和滾轉(zhuǎn)角并鎖止，將被測(cè)無(wú)人機(jī)支撐在受車(chē)輛自身氣動(dòng)繞流影響小的準(zhǔn)均勻空氣來(lái)流區(qū)域，包括車(chē)輛16的左側(cè)、右側(cè)和前上方。試驗(yàn)測(cè)量裝置隨車(chē)輛在不同海拔高度處、以不同速度直線行進(jìn)，在不開(kāi)起無(wú)人機(jī)動(dòng)力的狀態(tài)下進(jìn)行氣動(dòng)力特性測(cè)量，在開(kāi)起無(wú)人機(jī)動(dòng)力的狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)力特性測(cè)量。

如圖3所示，六分量天平13在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生三向力信號(hào)，即軸向力信號(hào)、法向力信號(hào)、側(cè)向力信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生三軸力矩信號(hào)，即縱軸力矩信號(hào)、橫軸力矩信號(hào)、立軸力矩信號(hào)。帶風(fēng)標(biāo)空速管15在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生靜壓信號(hào)、空速信號(hào)、迎角信號(hào)和側(cè)滑角信號(hào)。采集卡18將信號(hào)采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)計(jì)算機(jī)19處理得到氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)，包括：升力、阻力、側(cè)力和偏航力矩、滾轉(zhuǎn)力矩、俯仰力矩，以及動(dòng)力特性數(shù)據(jù)，包括：推力、扭矩。