[发明专利]一种高效的飞机质量特性测量方法

权利要求书

1.一种高效的无人机质量特性测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，测量质心坐标：

1)将无人机机身调整到机身的xz坐标平面平行于地面的状态；

2)在前后起落架上布置三个承重传感器，测量承重传感器的输出和承重传感器的空间坐标，基于三点法测量无人机质心xz坐标，

3)降低或提高后起落架高度，z轴与地面平行；在前后起落架布置三个承重传感器，测量承重传感器的输出和承重传感器的xz空间坐标及无人机的x轴与地面夹角，得到y轴质心坐标；再利用三角函数关系计算出质心的高度坐标；

步骤2、测量转动惯量，包括以下步骤：

1)对弹性元件进行刚度标定；

2)安装倾角传感器和加速度传感器；

3)将无人机调整到机身的的xz坐标平面平行于地面；

4)在后起落架处安装俯仰自由度定轴旋转工装，在前起落架安装弹性元件，然后基于弹簧单摆自由衰减振动法，得到被测体绕其质心的转动惯量；

5)测量弹性元件和定轴旋转工装旋转轴的空间位置坐标；

6)当无人机稳定静止不动后，通过施加初始位移或是人工定频激振后，记录自由衰减振动信号；

7)假设边界刚度为K₀，通过两组弹性元件测量结果，建立两组方程，根据已知的弹性元件刚度K₁和K₂，求得K₀，然后得到被测体的等效刚度系数K；

8)读取振动周期代入公式计算得到俯仰转动惯量测量结果，然后通过平行轴移轴定理，得到绕质心转动惯量测量结果；

9)将后起落架处的俯仰方向定轴旋转工装调整为滚转定轴旋转工装；

10)在前起落架安装滚转状态弹性元件，并测量弹性元件和定轴旋转工装旋转轴的空间位置坐标，等被测体稳定静止不动后，通过施加初始位移或是人工定频激振后，记录被测体的自由衰减振动信号；

11)假设边界刚度为K₀，通过两组弹性元件测量结果，建立两组方程，根据已知的弹性元件刚度K₁和K₂，求得K₀，然后得到被测体的等效刚度系数K；

12)通过读取振动周期代入公式计算得到滚转自由度转动惯量测量结果，然后通过平行轴移轴定理，得到绕质心转动惯量测量结果；

13)将后起落架处的滚转自由度定轴旋转工装调整为定轴偏航旋转工装，利用吊钩和钢丝绳将前起落架吊起一定高度；

14)在前起落架的质心高度安装偏航状态弹性元件，测量弹性元件和定轴偏航旋转工装旋转轴的空间位置坐标；等被测体稳定静止不动后，通过施加初始位移或是人工定频激振后，记录被测体的自由衰减振动信号，通过读取振动周期代入公式计算得到滚转自由度转动惯量测量结果，然后通过平行轴移轴定理，得到绕质心转动惯量测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种高效的无人机质量特性测量方法，其特征在于：

步骤1中，三点法测量试验件的质心的方法为在一个平面内选取三个测量点并记录三个测量点的坐标位置，在三个测量点布置称重传感器，用称重传感器悬吊起工装和试验件，得到三个测量点的称重传感器的读数，计算试验件的质量和质心位置。

3.根据权利要求2所述的一种高效的无人机质量特性测量方法，其特征在于：计算试验件的质量和质心位置的公式采用：

4.根据权利要求1所述的一种高效的无人机质量特性测量方法，其特征在于：

步骤1中降低或提高后起落架高度，使无人机的x轴与地面夹角为10度。

5.根据权利要求1所述的一种高效的无人机质量特性测量方法，其特征在于：

步骤2中自由衰减振动法测量绕转动惯量的方法为：

建立微幅振动条件下的振动微分方程，可得到被测体的振动周期为：

通过振动周期T，计算被测体的转动惯量，根据平行移轴定理，可计算出被测体绕其质心的转动惯量。