[实用新型]一种小型无人机实时拉力检测装置

说明书

本实用新型公开了一种小型无人机实时拉力检测装置，属于测力技术领域，包括安装基座，气缸，电机，桨，所述的安装基座固定在机身上，其上安装有压力传感器、姿态传感器和气缸；所述的气缸内安装有活塞，活塞的形状与气缸内壁的形状相匹配，活塞与气筒之间可以发生相对的滑动，另外，气缸上还设置有气阀和通气孔，打开所述气阀，气体可以自由进出缸体。关闭气阀时，缸体与活塞组成一密封空间。所述通气孔，设置在气缸底部，通过气管与压力传感器上相连。螺旋桨拉力转变成活塞运动，继而以气缸内压力的形式被间接测量。本实用新型的方案，简化了实时拉力测量结构，并利用了气缸的减振特性，使测量结果更加精确。

技术领域

本实用新型涉及测力技术领域，具体而言，涉及一种小型无人机实时拉力检测装置。

背景技术

空气螺旋桨作为无人机主要的推进方式，其工作状态下的效率，直接影响着无人机动力系统的效率，从而影响了无人机的续航时间。

传统的螺旋桨拉力测力装置，是通过将电动机和螺旋桨部分，直接与测力传感器进行连接，采用此类方案的典型专利有 [CN201420711412-螺旋桨电机拉力测试装置-实用新型][CN201620555138-一种无人机动力系统测试平台]。该类方案的缺陷在于，由于螺旋桨转动过程中，不可避免地会产生系统抖动。由于动力部分与测力部分，刚性连接在一次，故高频震动直接传递到测力传感器上，从而影响测力的精度。另外，由于螺旋桨在转动时会产生巨大的反扭力，而这个反扭力又作用在力传感器上，势必会影响力传感器的检测精度，甚至在长时间的大扭力作用下，力传感器功能会失效。

现有专利[CN201620556082-一种应用于无人机电机和旋翼上的动态拉力测试装置]采用精密滚珠滑块作为电机安装座，从而抵消电机和螺旋桨在工作时产生的反扭力，并在拉力的作用方向保持自由度。同时，也应当看到，该专利实质上是一种应用于无人机电机和旋翼上的地面动态拉力测试装置，本领域内技术人员周知，滑块滑轨结构质量大，仅通过该专利文件记载的内容，无法得到布置在无人机上，并在实际飞行过程中实时测力的装置。

需要特别指出的是，在[CN201620556082-一种应用于无人机电机和旋翼上的动态拉力测试装置]的专利中，虽然提到了固定座与拉力计之间用橡胶管连接的技术特征，但是，在该专利的说明书中，并无对该技术特征能够实现的技术效果及相应的技术原理进行有效清晰完整的阐述。因此，本领域内技术人员，仅通过阅读该专利公开内容，很难得到有关的技术启示。

另有[CN201710997476-一种无人机用螺旋桨动态拉力监测装置]，提出了一种可以安装在无人机上，实现在真实飞行条件下，对螺旋桨的动态拉力进行实时检测的技术方案。其基本思路是在无人机上，布置至少三组的直线导轨及直线轴承，动力组可以沿着直线滑轨移动，抵消反扭力。

实际上，申请人早在该专利申请日之前，即进行了基于直线导轨方案的动态拉力测试方案的实物验证，并于2017年5月，在浙江省挑战杯的比赛现场进行了装置的公开展示，而在2017年10月，在中国国际飞行器设计挑战赛的科技创新评比现场也进行了该动态拉力测试方案的展示。

申请人在制造及测试的过程中发现，直线导轨式的动态拉力检测的方案，可以实现一定抗扭的功能，并限制螺旋桨及电机只沿机身轴向运动，但是，多根导轨的设计，结构强度并不高，由于单一杆件的截面小刚性不足，实际测试过程中，随着螺旋桨的转速增加，机头结构容易出现抖动，这是由直线导轨式的测力方案的固有局限性导致的。

另外，申请人也有考虑过，两套筒相互嵌套，实现类似于上述方案中，直线导轨的技术目的，不过，为了实现精确测量的目的，除嵌套结构外，还需要另外设置缓冲减振结构，以降低推进系统震动对测量结果的影响。而传统拉力传感器，大多基于电阻应变片的原理，原始信号需要经过放大，模数转换等环节，容易受环境的干扰，造成数据测量不准。

发明内容