[发明专利]一种风洞试验无人机迎角自动调节系统

说明书

本发明公开了一种风洞试验无人机迎角自动调节系统，包含步进电机、电机控制器、丝杠、定位支架、飞机支杆、角度调节滑块、角度调节器、滑槽、控制箱、丝杠滑块和底座。丝杠滑块安装在丝杠上，丝杠安装在电机控制器上，并与步进电机连接；无人机固定在飞机支杆上，飞机支杆安装在角度调节滑块上，角度调节滑块铰接在角度调节器上，角度调节器固定在丝杠滑块上；定位支架前段与飞机支杆铰接，后端与滑槽连接；底座固定在滑轨下端，控制箱固定在滑轨背部，控制箱中装有电源、单片机和触控板。在飞机支杆、角度调节滑块和角度调节器的作用下进行迎角调节；通过单片机计算丝杠滑块的运动距离，并控制步进电机使无人机的重心位于风场中段。

技术领域

本发明涉及风洞试验测量技术领域，尤其是涉及一种无人机迎角自动调节系统。

背景技术

空气动力学是目前世界科学领域里最为活跃、最具有发展潜力的学科之一，而风洞试验则是空气动力学研究领域最为行之有效的措施。在研制各种飞机、导弹等飞行器的过程中，风洞是必不可少的实验设施。在风洞中可以人为产生和控制实验所需的气流，并以此模拟飞行器在飞行过程中其周围的气流状态，还可以定量观测气流对飞行器的作用。通过观察风洞中出现的物理现象，可以据此研究飞行器的气动特性，因此，风洞试验作为最有效的工具是进行空气动力学实验必不可少的措施。

风洞试验通过控制安置在风洞中飞行器的气流速度、温度和压力等研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器的空气动力学特性。飞行器通常需要采集多个迎角的试验数据，通过风洞迎角机构进行角度调节，并且在迎角的调节过程中需要保证飞行器位于风速场中段，以获得准确的试验数据。目前大型风洞迎角机构的调节装置多为模型支撑杆和弯刀板合为一体，姿态跟随弯刀板一起调整。上述结构在有限空间内攻角范围相对比较狭小，攻角的姿态调整范围有限。小型风洞由于空间位置有限，无法安装上述迎角调节机构，通常采用象限仪进行飞行器迎角的测量，象限仪无法准确测量飞行器的重心角度，常采用飞机支杆的迎角作为飞行器的迎角。由图1可知，飞机支架通常采用悬臂梁结构以降低支架对飞行器尾流的干扰，象限仪进行迎角测量时，由于仪器自身重量的作用导致支杆角度产生偏差，导致飞行器迎角测量偏差；同时由于迎角变化飞行器重心在风场中的位置随之偏移，通常需要调节底座的高度以保持飞行器位于风场中段。

发明内容

本发明旨在解决现有风洞试验迎角测量中存在的误差大和效率低的问题，提出了一种无人机迎角自动调节系统。

一种风洞试验无人机迎角自动调节系统，其特征在于，包括(如图1、2所示)步进电机1、电机控制器2、丝杠3、定位支架4、无人机5、飞机支杆6、角度调节滑块7、角度调节器8、滑轨9、滑槽10、控制箱11、定位销12、底座13和丝杠滑块14。

丝杠滑块14安装在丝杠3上，丝杠3安装在电机控制器2上，并与步进电机1连接；无人机5固定在飞机支杆6上，飞机支杆6安装在角度调节滑块7上，角度调节滑块7铰接在角度调节器8上，角度调节器8固定在丝杠滑块14上；定位支架4前段与飞机支杆6铰接，后端与滑槽10连接；底座13固定在滑轨9下端，控制箱11固定在滑轨9上，控制箱11中装有电源、单片机、控制面板。

无人机的迎角能够在飞机支杆6、角度调节滑块7和角度调节器8的作用下进行角度的调节；通过控制箱11中单片机的运算可以进行无人机重心高度的计算，在触控板设置相应的角度，并由控制器发送电信号，控制步进电机1运动使得无人机的重心保持在同一高度。