[发明专利]多参数飞行测力试验数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集采统，特别涉及一种实时采集飞行器螺旋桨推力及扭矩载荷的多参数飞行测力试验数据采集系统。

背景技术

近几十年，航空推进技术已进入喷气时代，但是这并不意味着螺旋桨已完全退出该领域，恰恰相反，在某些特定的飞行器或飞行空间里却只能采用螺旋桨作为动力装置。

目前，大多数高空平台包括高空飞艇和高空无人机都采用螺旋桨作为其动力装置，例如：美国的High Platform等多种高空平台和太阳神系列飞行器都是采用螺旋桨作为其动力装置。因此，对螺旋桨气动性能的研究依然很重要，尤其是对临近空间飞行器螺旋桨性能的研究是十分必要的。

由于高空大气密度与地面大气密度相差较大，对于不具备在地面直接模拟高空低密度大气环境风洞试验条件的情形，要开展高空螺旋桨推力及扭矩测量的相关研究工作，只能借助于地面常规密度风洞来进行螺旋桨缩比模型试验。而高空与地面空气密度的较大差别是否会对螺旋桨缩比模型地面风洞试验的结果产生影响，还有待进一步验证。

由于高空环境与近地面环境大不相同，低气压、低温度、低空气密度、及重力加速度等因素都会对螺旋桨拉力及扭矩值的测量产生很大的干扰，因此，在进行螺旋桨推力及扭矩测量时，要全面考虑螺旋桨所处环境、螺旋桨实际运动状态以及螺旋桨姿态对测量结果产生的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多参数飞行测力试验数据采集系统，在采集螺旋桨推力及扭矩值的同时，还采集螺旋桨所处环境的环境因素以及螺旋桨自身的运动状态和姿态等数据，用于修正螺旋桨的推力及扭矩测量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多参数飞行测力试验数据采集系统，其包括：推力及扭矩测量模块，用于测量飞行器螺旋桨的拉力及扭矩值；倾角测量模块，用于测量螺旋桨在水平与竖直方向上的倾斜角度，以修正螺旋桨自重变化对推力及扭矩测量值产生的影响；加速度测量模块，用于测量当前螺旋桨的运动状态，以修正螺旋桨的推力及扭矩值；温度测量模块，用于所述推力及扭矩测量模块采集所处的环境温度，以在后续数据处理中修正温度变化对推力及扭矩值所产生的影响；气压测量模块，用于采集当前所处高度下的大气压力值，以在后续数据处理中补偿大气压力值的变化对推力及扭矩值所产生的干扰；主控模块，与由其进行管理的所述推力及扭矩测量模块、加速度测量模块、倾角测量模块、温度测量模块、气压测量模块通信连接。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述推力及扭矩测量模块包括二分量应变式力传感器及信号采集电路；所述二分量应变式力传感器用于测量螺旋桨旋转时所产生的推力以及扭矩载荷并转换成电压信号，供所述信号采集模块采集。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述信号采集电路自带基准电压源，以消除由基准电压变化带来的测量误差。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述倾角测量模块具有两个倾角传感器，两个所述倾角传感器中的一只与螺旋桨同轴方向放置，别一只所述倾角传感器与螺旋桨的轴呈90度放置。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述加速度测量模块为一三轴加速度传感器。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，还包括密闭的仪器盒，所述倾角测量模块、加速度测量模块、主控模块均封存于所述仪器盒中，以减小温度的影响。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述仪器盒中设有温度控制模块，所述温度控制模块包括加热装置以及冷却装置，用于将所述仪器盒内的温度保持在－20℃至+40℃之间。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述主控模块连接有双数据存储模块，所述存储模块采用双RAM形式，以将所采集的数据进行保存，相互备份。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述主控模块的时钟模块采用独立电池供电。

在上述采集系统的一种优选实施方式中，所述主控模块为32位ARM高速处理芯片，且所述主控模块与所述推力及扭矩信号测量模块、加速度测量模块、倾角测量模块、气压测量模块、温度测量模块采用I2C总线方式进行通讯，所述主控模块与上位飞控计算机、地面计算机采用RS422方式进行数据交换。