[发明专利]一种电磁式螺旋桨气动力模拟系统

说明书

本发明公开了一种电磁式螺旋桨气动力模拟系统，包括：试验箱、试验箱风道、电机、磁力桨和电磁力发生环；其中，电机、磁力桨和电磁力发生环安装在试验箱内，磁力桨安装在电机的轴上；电磁力发生环安装在磁力桨前，与磁力桨保持一定间距，通过试验箱风道给电机施加流场；电磁力发生环产生实时变化的磁场与磁力桨产生外环电磁力和内环电磁力，外环电磁力用于模拟推力方向气动力；内环电磁力用于模拟扭矩。本发明通过调整系统部件的电流电压变化，既能对电机产生扭矩负载，又能模拟螺旋桨推力及其它推力方向的激振力，从而使试验模拟更为真实。

技术领域

本发明涉及一种电磁式螺旋桨气动力模拟系统，属于无人机技术领域。

背景技术

在进行螺旋桨式高空长航时无人机推进系统可靠性测试时，需要在空间有限的低气压、低温环境箱内高逼真度地模拟螺旋桨的扭矩、推力及其它推力方向的倍频周期激振力。

由于真实螺旋桨尺寸大，且环境箱体内无大截面来流环境，且桨叶对气流的扰动引起的热量会大幅增加制冷系统负担，影响环境逼真度，因此不可能使用真实桨进行可靠性试验。目前一般采用通用型磁滞制动器进行电机负载的模拟，但是磁滞负载只能模拟螺旋桨扭矩，无法模拟其推力及倍频周期激励，严重影响了推进系统可靠性试验的可信度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种电磁式螺旋桨气动力模拟系统，通过调整系统部件的电流电压变化，既能对电机产生扭矩负载，又能模拟螺旋桨推力及其它推力方向的激振力，从而使试验模拟更为真实。

本发明的技术解决方案是：

本发明公开了一种电磁式螺旋桨气动力模拟系统，包括：试验箱、试验箱风道、电机、磁力桨和电磁力发生环；其中，电机、磁力桨和电磁力发生环安装在试验箱内，磁力桨安装在电机的轴上；电磁力发生环安装在磁力桨前，与磁力桨保持一定间距，通过试验箱风道给电机施加流场；电磁力发生环产生实时变化的磁场与磁力桨产生外环电磁力和内环电磁力，外环电磁力用于模拟推力方向气动力；内环电磁力用于模拟扭矩。

进一步地，在上述模拟系统中，所述磁力桨包括磁力桨框架结构、外排磁钢、内排磁钢和与电机轴连接的接口；其中，磁力桨框架结构包括两片桨叶和桨毂，桨榖的横截面为圆环形，两片桨叶对称位于桨毂的两侧，与桨毂位于同一平面；外排磁钢和内排磁钢内嵌在桨叶的叶片上，与电机轴连接的接口位于桨毂的中心环内。

进一步地，在上述模拟系统中，所述外排磁钢用于产生推力方向载荷，内排磁钢产生扭矩载荷；与电机轴连接的接口用于其与电机紧固连接。

进一步地，在上述模拟系统中，所述电磁力发生环，包括框架结构、外排铁芯绕组、内排铁芯绕组和霍尔位置传感器；其中，框架结构、外排铁芯绕组、内排铁芯绕组均为环状结构，外排铁芯绕组、内排铁芯绕组分别同轴内嵌在框架结构的截面上，外排铁芯绕组产生实时变化的磁场并与磁力桨产生电磁力，用于模拟推力方向气动力；内排铁芯绕组与磁力桨产生的电磁力用于模拟扭矩。

进一步地，在上述模拟系统中，所述电磁力发生环，还包括霍尔位置传感器；其中，霍尔位置传感器位于电磁力发生环的横截面上，用于感知磁力桨的位置。

进一步地，在上述模拟系统中，所述电磁力发生环为中空环形结构，试验箱环道内的气流通过中空环形结构对电机进行散热模拟。

进一步地，在上述模拟系统中，还包括散热电阻，散热电阻置于试验箱外，散热电阻与磁力桨通过导线连接，磁力桨旋转引起线圈内的励磁电流通过导线在试验箱外部的所述散热电阻上发热耗能。

进一步地，在上述模拟系统中，所述试验箱，包括试验箱底板，其中，采用电机安装座固定电机，采用电磁力发生环安装座固定电磁力发生环，并将两个安装座与试验箱底板固定连接。

进一步地，在上述模拟系统中，所述外排磁钢和内排磁钢为高强磁钢。