[发明专利]一种旋翼无人机雾流场的可视化装置及控制方法

权利要求书

1.一种旋翼无人机雾流场的可视化装置，其特征在于，包括风洞试验段、无人机、可伸缩悬挂系统、激光发射器、短脉冲紫外线灯、摄像头、计算机和示踪粒子烟雾发生器，无人机通过可伸缩悬挂系统固定于风洞试验段的内部，无人机的药箱内装有荧光溶液；激光发射器放置于无人机旋翼的正上方，用于照亮并显示风洞试验段内部位于无人机旋翼下方的湍流场；短脉冲紫外线灯放置于风洞试验段外，位于无人机的斜下方；示踪粒子烟雾发生器置于风洞试验段的入风口；摄像头与计算机连接，用于获取表征无人机旋翼雾流场运动规律的示踪粒子图像信息，并将图像信息传输至计算机进行处理；

所述可伸缩悬挂系统为中空的柱形可伸缩杆，包括与无人机连接的机架伸缩杆、与风洞试验段连接的基座伸缩杆，以及位于机架伸缩杆与基座伸缩杆之间的中间伸缩杆，机架伸缩杆的半径小于中间伸缩杆的半径，中间伸缩杆的半径小于基座伸缩杆的半径；机架伸缩杆的一端用于固定无人机，另一端与中间伸缩杆的一端活动连接，并可沿中间伸缩杆的轴向在中间伸缩杆内部升降；中间伸缩杆的另一端与基座伸缩杆的一端活动连接，并可沿基座伸缩杆的轴向在基座伸缩杆内部升降；

所述机架伸缩杆通过活动顶针与中间伸缩杆的一端活动连接，中间伸缩杆的内部设有螺旋槽，活动顶针嵌套在螺旋槽相邻两个螺旋圈之间的间隙内。

2.根据权利要求1所述的旋翼无人机雾流场的可视化装置，其特征在于，所述旋翼无人机雾流场的可视化装置还包括分别与激光发射器、短脉冲紫外线灯连接的同步控制器，用于设置激光发射器和短脉冲紫外线灯的脉冲频率和脉冲延迟时间。

3.根据权利要求1所述的旋翼无人机雾流场的可视化装置，其特征在于，所述旋翼无人机雾流场的可视化装置还包括与无人机连接的手持终端。

4.根据权利要求1所述的旋翼无人机雾流场的可视化装置，其特征在于，所述风洞试验段的前、后、上、下四个侧面是封闭的，左、右两侧分别设置出风口和入风口。

5.根据权利要求1所述的旋翼无人机雾流场的可视化装置，其特征在于，所述中间伸缩杆通过活动顶针与基座伸缩杆的一端活动连接，基座伸缩杆的内部设有螺旋槽，活动顶针嵌套在螺旋槽相邻两个螺旋圈之间的间隙内。

6.根据权利要求1或5所述的旋翼无人机雾流场的可视化装置，其特征在于，所述活动顶针包括顶针、弹簧、顶针支座及顶针螺母；顶针支座带有外螺纹，设置在机架伸缩杆或中间伸缩杆的外圆周，用于放置顶针；顶针为阶梯圆柱体，圆柱底端设有用于放置弹簧的孔，顶针通过顶针螺母固定于顶针支座上。

7.根据权利要求1所述的旋翼无人机雾流场的可视化装置，其特征在于，所述机架伸缩杆的另一端设有用于固定无人机的十字臂，十字臂的末端部设有凸台。

8.基于权利要求1所述旋翼无人机雾流场的可视化装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：将无人机固定于风洞试验段内的可伸缩悬挂系统上；

步骤2：根据测量要求，控制无人机的对角旋翼旋转，令无人机自身旋转并带动可伸缩悬挂系统伸长或缩短，使无人机与风洞试验段底部的距离达到设定目标；控制无人机停留在设定目标位置；

步骤3：将荧光溶液添加到无人机的药箱中；

步骤4：根据无人机的位置，调整激光发射器、短脉冲紫外线灯的相对位置，使激光发射器位于无人机旋翼的正上方，短脉冲紫外线灯位于无人机的斜下方；

步骤5：启动位于风洞试验段入风口处的示踪粒子烟雾发生器，产生示踪粒子，并使示踪粒子所形成的烟雾均布于风洞试验段；

步骤6：启动风洞风机，控制无人机的飞行状态，并开启无人机喷嘴，喷出荧光溶液；控制激光发射器和短脉冲紫外线灯的脉冲频率和脉冲延迟时间，通过短脉冲紫外线灯激发无人机喷嘴喷出的荧光溶液，使激光发射器产生片光源以照亮并显示风洞试验段内部位于无人机旋翼下方的湍流场，湍流场由无人机喷嘴喷出的荧光溶液及示踪粒子所形成的烟雾混合而成；控制摄像头拍摄表示无人机旋翼雾流场运动规律的示踪粒子图像信息，利用计算机对所拍摄图像信息进行处理，得到清晰的雾流场图。