[发明专利]用于测试火星飞行器单轴旋翼系统的悬停特性测试装置

说明书

用于测试火星飞行器单轴旋翼系统的悬停特性测试装置，涉及航空航天域。现有的单轴旋翼飞行器中的旋翼无法实现火星环境的飞行及定点着陆，适用性差且飞行效率极低。本装置包括单轴旋翼模块、动力模块和测量模块，动力模块中的交流伺服电机通过挠性联轴器带动传动轴旋转，传动轴带动浆叶旋转，电机编码器对交流伺服电机的转速进行检测，通过自反馈调节电源电压并修正交流伺服电机的转速，保证浆叶运动转速与工作人员要求的转速值一致，拉力传感器用于测量旋翼的升力，扭矩传感器用于测量旋翼的扭矩。本发明主要用于优选出最适合火星的旋翼。

技术领域

本发明涉及航空航天域，尤其涉及一种用于测试火星飞行器单轴旋翼系统的悬停特性测试装置。

背景技术

火星在太阳系中位置与地球相邻，且具有与地球极其相似的物理环境。大量研究表明火星曾存在大量的液态水等生命必须的物质，因此火星探测任务能够拓展人类的生存空间并探索生命的起源，极大地推进人类的科学研究进程。目前对于火星的探测仍处于火星漫游车探测阶段。火星飞行器可在火星表面一定高度飞行获得较高分辨率的影像，同时为火星车提供较远的视野从而为其导航。这不仅保证了火星车在复杂火星地形环境中的安全，也使得火星探测任务具有更高的效率。

现有适用于地球环境的单轴旋翼飞行器具有定点起飞降落的优势，针对定点着陆的特点，单轴旋翼飞行器可以进行地球表面土壤原位采样后返回，以进行土壤样品分析，如果将其这个功能应用在火星上，这对人类探测火星具有重要的实用价值，但是火星稀薄且寒冷的大气使得旋翼式飞行器中的旋翼(桨叶)表面为低雷诺数和高马赫数状态，这对旋翼(桨叶)的空气动力学性能提出了更高的要求，现有的单轴旋翼飞行器中的旋翼(桨叶)无法实现火星环境的飞行及定点着陆，适用性差且飞行效率极低，进而需一种测试装置以优选出最适合火星低雷诺数环境下的单轴旋翼配置系统。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的单轴旋翼飞行器中的旋翼(桨叶)无法实现火星环境的飞行及定点着陆，适用性差且飞行效率极低；进而提供一种用于测试火星飞行器单轴旋翼系统的悬停特性测试装置。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

所述的悬停特性测试装置包括单轴旋翼模块1、动力模块2和测量模块3；

单轴旋翼模块1包括传动轴1-1、碳纤维桨叶夹1-2和两片桨叶1-3，碳纤维桨叶夹1-2固定安装在传动轴1-1的顶端，碳纤维桨叶夹1-2的两侧分别固装一片桨叶1-3；

动力模块2包括上轴承端盖2-1、轴承座2-2、两个第一角接触球轴承2-3、挠性联轴器2-6、交流伺服电机2-8和伺服电机支座2-9，上轴承端盖2-1固装在轴承座2-2的上端口处，并将两个上下并排设置的第一角接触球轴承2-3卡在轴承座2-2内，且两个第一角接触球轴承2-3套装在传动轴1-1外，交流伺服电机2-8的驱动轴通过挠性联轴器2-6与传动轴1-1的底端固定连接，交流伺服电机2-8固装在伺服电机支座2-9上，轴承座2-2的下端与伺服电机支座2-9的上端固连；

测量模块3包括拉力传感器下安装座3-2、扭矩传感器3-7、扭矩传感器安装座3-4、第二角接触球轴承3-5、下轴承端盖3-3、第二平键3-8和三个拉力传感器3-1，三个拉力传感器3-1周向均匀设置在伺服电机支座2-9和拉力传感器下安装座3-2之间，扭矩传感器3-7安装在扭矩传感器安装座3-4内，扭矩传感器安装座3-4的上端伸入到拉力传感器下安装座3-2的下端口内，扭矩传感器3-7通过第二平键3-8与拉力传感器下安装座3-2固连，第二角接触球轴承3-5套装在扭矩传感器安装座3-4的外表面，下轴承端盖3-3固装在拉力传感器下安装座3-2的下端口上，且下轴承端盖3-3将第二角接触球轴承3-5卡在拉力传感器下安装座3-2的下端口处。

本发明与现有技术相比产生的有益效果是：