[实用新型]一种临近空间螺旋桨地面试验测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉一种临近空间螺旋桨地面试验测试系统，属于属于空气动力学的技术领域领域。

背景技术

随着储能电池技术和无刷电动机技术的发展，电动飞机越来越受到人们的重视。常规的电动飞机具有体积小、重量轻、低成本、操纵方便、机动灵活、噪音小、隐蔽性好等特点，具有很高的军事和民用价值。以太阳能最为动力来源的飞行平台能够在空中停留无限长时间，也成为现代无人机发展的一个重要方向。目前，电动飞机的一个显著共同点是均采用螺旋桨电推进系统，其效率严重影响着无人机总体设计、结构重量和飞行性能等要素。推进系统的综合性能主要取决于螺旋桨和电动机的性能和效率，以及两者之间的匹配特性。

临近空间太阳能无人机飞行高度为0km～30km之间，飞行速度范围8m/s～45m/s，具有飞行高度和速度跨度大的特点。作为其主要动力装置的螺旋桨处于高空低密度工作环境，20km高度的大气密度约为海平面的1/14，压强约1/18，呈低密度、低雷诺数效应。目前，国外将临近空间螺旋桨试验分为二维低雷诺数螺旋桨翼型试验和三维螺旋桨试验两部分，试验方法主要有地面增压式风洞试验和临近空间气球/滑翔机搭载试验两种方法。这两种方法都具有准确度好的特点，但是投入成本高、建设周期长，国内尚不具备这样的试验条件。

目前，国内较多采用的临近空间螺旋桨试验方法是地面常规低速风洞缩比模型试验和地面车载试验。然而，国内低速风洞在风速低于8m/s时流场品质难以保证，模拟不准确，对实验结果影响较大。常规地面车载试验容易受外界风和地面路况等因素的干扰，都会对试验结果造成一定的影响。如何在地面模拟螺旋桨的临近空间工作状态，是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，利用国内现有试验条件，提供一种临近空间螺旋桨地面试验测试系统，模拟螺旋桨的临近空间工作状态，进行螺旋桨性能试验。

本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

提供一种临近空间螺旋桨地面试验测试系统，包括来流模拟系统、螺旋桨转速控制系统、数据测量系统和支架；

所述来流模拟系统包括实验段，轨道，拖车和拖车供电系统及控制系统；所述实验段为密闭空间；所述轨道为平行双轨道，固定在实验段内；所述拖车在拖车供电系统及控制系统的控制下，按指定速度沿轨道前进；

数据测量系统包括二分量天平和数据采集控制模块；所述二分量天平测量螺旋桨的拉力和扭矩并发送给数据采集控制模块；数据采集控制模块采集二分量天平测量的拉力和扭矩，并输出；

螺旋桨转速控制系统包括电机，所述电机固定在二分量天平内部，电机输出轴端部延伸至二分量天平外部，所述螺旋桨固定在电机输出轴端部，由电机驱动旋转；

支架为悬臂梁结构，悬臂梁结构的后端固定在拖车车头前端并向前延伸，二分量天平固定在支架前端。

优选的，二分量天平为管式结构，拉力测量元件设计为轴向对称的竖直梁式结构，扭矩测量元件设计为轴向对称的轮辐式结构。

优选的，所述电机同轴安装在二分量天平内部，固定在二分量天平的前端面上，所述前端面具有通孔，电机输出轴通过所述通孔延伸到前端面外部，连接螺旋桨。

优选的，所述实验段的地面设置平行双轨道，且两个轨道之间为矩形凹槽，凹槽的宽度大于螺旋桨直径的3倍，凹槽的高度大于螺旋桨直径。

优选的，支架长度大于3m，支架的前端左右两侧分别通过一个支杆固连到拖车底盘两侧的支柱上端；支杆与水平方向的夹角为25°～40°。

优选的，数据采集控制模块包括转速测量系统、车速测量系统、控制计算机和数据采集处理器；所述转速测量系统检测电机转速，并发送给数据采集处理器；所述车速测量系统测量拖车行进速度，并发送给数据采集处理器；所述数据采集处理器采集电机转速、拖车行进速度、拉力和扭矩数据，并发送给控制计算机；所述控制计算机根据输入指令控制电机转速，接收数据采集处理器发送的数据，控制显示器实时显示测试数据。

优选的，来流模拟系统、螺旋桨转速控制系统和数据测量系统之间均进行电磁屏蔽。

优选的，螺旋桨直接安装于电机输出轴，二分量天平通过支座固定于支架前端。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：