[发明专利]一种多旋翼无人机动力实验装置及实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体是一种无人机旋翼机系统动力实验装置及测试方法。

背景技术

目前无人机市场主要分为固定翼和旋翼机，旋翼机因为具有垂直起降、维护方便、易上手的这些优点，市场使用非常广泛并且得到了极大地发展。小到几公斤的航拍机，大到上百公斤的特种机都已经在工业领域获得了广泛的应用。

目前，不同无人机厂家设计的不同类型的旋翼机型号已经非常繁多，设计流程也已经成熟，但实际上，这种“成熟设计”往往来源于经验，旋翼机的总体设计并没有精确化和参数化。而这种精细化设计依赖于旋翼机不同工作状态下的动力系统参数，这些参数直接影响着旋翼机的性能，比如：相邻桨距、轴数和航时等。以相邻桨叶之间的气动干扰为例，尚无该相邻桨叶之间的气动干扰的试验数据，并且该气动干扰

对旋翼机整体的性能会产生什么样的影响、多大的影响，目前还未有科学的研究。这些核心技术问题如果得到解决，可以大大提高旋翼机的性能，这在竞争激烈的旋翼机市场，其重要性不言而喻。

检索现有的旋翼机动力测试装置，2016年9月21日公布的公布号为CN 105947233A的发明专利《多旋翼动力测试装置与方法》，该旋翼机动力测试装置采用了电机平置构型和L型结构，拉力测试采用了压力传感器，这种类型的动力测试装置存在诸多不足，该类测试装置只能测试单个电机，无法对以旋翼机平台整体的测试对象进行测试，再者，通过L型传力杆将电机拉力通过转动轴传递至压力传感器的连接方式使得测试精度大为下降，最后，此类动力测试装置的底座缺乏调校措施，无法对实验平台的水平校正，这同样会增大测试过程中的误差。以上几种不足大大限制了该类旋翼机动力测试装置在无人机设计领域的应用。

因此，市场很需要搭建一款能够尽可能还原和模拟多种旋翼机真实飞行状况同时给出参数的实验平台。

发明内容

为克服现有技术中存在的只能测试单一种类、单一轴距动力系统参数的不足，本发明提出了一种多旋翼无人机动力实验装置及实验方法。

本发明提出的多旋翼无人机动力实验装置包括底盘、支撑杆、传感器座、拉力传感器、振动传感器和旋翼机模拟平台。其中，所述拉力传感器通过螺栓固定在底盘上表面中心；传感器座位于所述拉力传感器的上端，并固定在该拉力传感器上法兰的上表面。支撑杆的下端安装在所述传感器座的中心孔内。旋翼机模拟平台的中心盘固定安装在所述支撑杆的上端；在该中心盘的圆周表面均布并固定有2～4对机臂。在各所述机臂的悬臂端端头处均安装有可移动电机座；各被测试的电机固定在各所述可移动电机座的上表面。在各被测试电机的输出轴上分别安装有被测试的螺旋桨。所述振动传感器采用磁吸式振动传感器，位于所述支撑杆的中部，被吸附在该支撑杆的外圆周表面上。

所述的旋翼机模拟平台包括中心盘、机臂、垫圈和机臂安装座，其中，所述的中心盘包括上盘和下盘。在该上盘的中心和下盘的中心均有支撑杆的通孔。在该上盘的表面分布有机臂安装座的安装孔，并使安装后的机臂均布在该上盘的圆周上。所述下盘的结构与该上盘的结构相同。在所述上盘与下盘之间的中心安装有垫圈。安装时，将所述机臂安装座的下夹块固定在所述下盘的上表面，将所述机臂安装座的上夹块与该下夹块对合后，通过长螺栓将上盘、上夹块与下夹块固连。

所述垫圈为两端有法兰的圆筒。该垫圈的内孔为所述支撑杆的过孔；该垫圈的轴向长度与所述机臂安装座的高度相同。

所述的机臂安装座的上夹块与下夹块均为块状。在该上夹块的下表面有半圆形的凹槽，该凹槽的半径与所述机臂的半径相同；在该上夹块的两侧边处上均布有贯通该上夹块上下表面的螺孔。在该下夹块的下表面亦有半圆形的凹槽，该凹槽的半径与所述机臂的半径相同；在该下夹块上表面的两侧边处上均布有螺孔，该螺孔的位置与所述上夹块上的螺孔位置相对应；在该下夹块的下表面的两侧边处上均布有螺孔。

在所述底盘的盘表面均布有三个调整螺栓，用于调整该底盘的水平度。

所述的支撑杆两端的外圆周表面均为螺纹面。在该支撑杆上端有限位台，用于上盘的轴向定位。

为两端有法兰的圆筒。该垫圈的内孔为所述支撑杆的过孔；该垫圈的轴向长度与所述机臂安装座的高度相同。

本发明提出的所述多旋翼无人机动力实验装置的实验过程是：

步骤1，调整可移动电机座的距离。

沿所述机臂的长度方向，调整分别位于各对机臂上的可移动电机座之间的距离，使所述两个可移动电机座的几何中心之间的距离L与待测的四轴旋翼机的轴距相同；组成轴距为L的多轴旋翼机模拟平台。

步骤2，安装电机和螺旋桨。