[发明专利]一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法

摘要

本发明提供了一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法。它基于双悬线的方法，不需要预先精确测量出飞机质心位置即可完成测量，同时具有较理想的精度，只需要细绳、胶带、秒表、细杆等简单的材料，通过简单的操作即可完成复杂飞行器的转动惯量的测量。该方法有三个步骤：步骤一，飞行器的安装与平衡的调整；步骤二，测量出飞行器三条机体轴对应的主轴转动惯量；步骤三，改变飞行器摆转姿态，通过公式求解出惯性积。

主权项

1.一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：飞行器的安装与平衡调整1）质心位置粗略确定：根据几何对称性，和用手、眼感知重量分布大致确认质心位置；2）下悬挂点配置：下悬挂点指悬线的下端点，它们直接固定在飞行器上，调整两点在飞行器上位置，保证两点等高，均匀分布在质心两侧；通过改变两点在飞行器上的位置，改变飞行器稳定时的姿态，从而测量不同轴对应的转动惯量；对于一些飞机造型比较特殊，下悬挂点不易配置的情况，通过轻杆、钢丝和胶带较轻材料搭建架子来解决；3）上悬挂点配置：调整上悬挂点保证两点高度相同，且两点间距离与下悬挂点两点间的距离相等；4）细绳配置：让细绳连接上下悬挂点，细绳应该保持竖直，且两侧绳子长度相等；步骤二：三大主轴转动惯量测量通过步骤一完成飞行器姿态的稳定，然后让飞机绕过重心的铅垂线水平旋转一个小角度，测量来回旋摆周期；周期T₀通过用秒表测量双线摆通过复数个峰值的总时间，然后取均值求得；结合测量出的细绳长L和两绳间宽度d，以及飞行器质量m₀，代入公式即求得这一姿态下竖直旋转轴的转动惯量；通过将姿态调整到机体xyz轴分别为竖直旋转轴，即测出三大主轴的转动惯量I_xx,I_yy,I_zz；步骤三：惯性积的测量由于常规飞机都是关于中心面对称的，所以与y轴相关的惯性积都为0，只需要测量惯性积I_xz即可；在此以测量惯性积I_xz为例，以固定翼为例，令飞行器在完全水平的姿态下，绕机体轴y轴旋转预定角度，保证β=90°，同时机体x轴、机体z轴和转轴H共面；由于机体x轴和y轴互相垂直，只需要测出α或β其中之一即可；然后再测出此时的转动惯量I_H，结合步骤二测出的机体x轴和z轴的主轴转动惯量I_xx和I_zz，代入公式（4）即可求解出I_xz，即Ixz=Ixxcos2α+Izzcos2γ-IH2cosαcosγ.]]>