[发明专利]一种水空两栖无人机的拉力测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种水空两栖无人机的拉力测量装置，其特征在于：所述测量装置包括电机，两对控制不同方向转动的齿轮齿条啮合机构，带有应变片的测试台及附属推力拉杆的底座，金属框架，旋翼桨叶干扰装置；其中，所述旋翼桨叶干扰装置安装在金属框架上，所述金属框架的中部为旋翼测试台，所述旋翼桨叶干扰装置对准旋翼测试台，所述齿轮齿条啮合机构安装在所述测试台上。

2.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人机的拉力测量装置，其特征在于：所述外部电机的输出轴通过轴承与分别两个齿轮相连，通过紧固螺丝定位在框体外侧。

3.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人机的拉力测量装置，其特征在于：所述齿轮齿条啮合传动装置包含齿轮、齿条，固定两个齿条的长方形框架以及可供该框架上下移动的装置；

测试台的相对的两边分别固定两个齿条，所述齿条为长条形，其末端分别与两个齿轮紧密啮合，并由齿轮转动带动齿条移动；

所述齿条通过螺栓固定在长方形框架的两边，分别带动长方形框架朝着两个不同方向转动，所述长方形框架被齿条带动着向横向和纵向两个不同方向的水平面倾斜，继而带动测试台调整至不同的方位；

所述上下移动的装置包含紧固螺丝，连接螺母和细长连杆组成，调节时将螺丝拧松上下调节长方形框架的高度。

4.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人机的拉力测量装置，其特征在于：所述带有应变片的测试台及附属推力拉杆的底座，由所述长方形框架调整测试台的姿态角；整个测试台下方除了支撑杆，还有推力拉杆通过紧固螺丝与测试台相连，可以通过调节推力拉杆的高度，以配合所述长方形框架以及可供该框架上下移动的装置一起调节平台高度，所述应变片安装于固定台面下方，四枚应变片布置在测试台的四边中心处，与其下连接齿条的框架相连，测得的实验数据由测试台下方的布置在四个方位的应变片表达出来。

5.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人机的拉力测量装置，其特征在于：所述金属框架由金属杆制成的矩形体组成，两侧带有可供齿轮齿条机构上下移动的杆件。

6.根据权利要求1所述的一种水空两栖无人机的拉力测量装置，其特征在于：所述旋翼桨叶干扰装置由布置在框架两侧的支架支撑，左右两侧各布置三个喷头，三个喷头通过一根轴连接，整个结构构成一个复合铰链，每个喷头都可以在一个铰链上转动从而调节喷水的角度，每个喷头可更换不同的喷嘴以达到模拟不同水流的情况。

7.一种水空两栖无人机的拉力测量方法，其特征在于：所述方法包含：

步骤1，安装旋翼，将整个无人机通过紧固螺丝固定在测试台上，将旋翼桨盘与测试台水平放置，安装一个变总距装置以提升旋翼桨叶的拉力；

步骤2，加载干扰，通过调节整个测试台的转角和高度，来决定机体在哪个环境之中，再开启旋翼桨叶干扰装置，通过调节不同的喷射角和喷射形式，来模拟不同环境下的水流扰动对机体动力产生的影响；

步骤3，通过读取应变片传来的数据来检测应变力，从而分析机体在不同姿态不同环境下的动力。

8.根据权利要求7所述的一种水空两栖无人机的拉力测量方法，其特征在于：

所述步骤2包含以下模式：

模式1，将整个测量台置于地面，用玻璃将四周封闭，注水至没过固定台面；当测试无人机在水面上的气动力参数时，通过电机同时调整齿轮和与之对应的另一方向齿轮的转动，从而带动两个不同方向的齿条转动，继而调整整个测试台的姿态角度，测试在水面上无人机不同姿态下的气动力参数。

9.根据权利要求7所述的一种水空两栖无人机的拉力测量方法，其特征在于：

所述步骤2包含以下模式：

模式2，测试飞行器在水中或即将出水的情况下的气动力参数时，通过调整推力拉杆升起的高度及框架左右两侧连接长方形框架的调节螺母的高度，控制整个测试台的高度以达到实验的要求。

10.根据权利要求7所述的一种水空两栖无人机的拉力测量方法，其特征在于：

所述步骤2包含以下模式：

模式3，出入水模拟，旋翼桨叶暴露在水面上时，启动旋翼桨叶干扰装置向桨叶上喷射水流，以模拟无人机在不同姿态，不同高度下，水花对桨叶的冲击带来的整个机体的气动力影响；

或者，调整喷头喷水的角度，两对旋翼桨叶干扰装置以一个相同方向均匀地向桨叶喷射水流，以模仿稳定层流下的桨叶冲击；或者让水流不均匀地喷射至旋翼的桨尖，桨叶和桨毂上，以模拟不稳定湍流或水面的旋涡带来的水花对整个机体的气动力影响；

当无人机在水下时，此时桨叶和机体都沉没在水中，此时可以启动旋翼桨叶干扰装置，以模拟在静水环境下，水下的层流，旋涡，气泡等水介质因素对水下潜行模态的动力学分析；只启动一侧的旋翼桨叶干扰装置，模拟无人机在水下匀速潜行时，受到的来流对整个机体的影响，或者启动两侧的旋翼桨叶干扰装置，以制造水浪和旋涡，从而模拟水下恶劣环境或者当大型船舶经过时带来的波浪对水下无人机的影响；

或者替换不同的喷头，以模拟当水下的气泡附着在桨叶或者机体上的时候，对整个机体潜行效率的影响。