[发明专利]一种组合式多分量扑翼飞行器机翼气动特性测试方法

摘要

本发明涉及一种组合式多分量扑翼飞行器机翼气动特性测试方法，属于扑翼飞行器性能测试技术领域。包括气动特性综合测量平台和扑翼飞行器机翼运动发生机构。二者通过柔性联杆连接，不同测量方位的测力传感器测得的力值通过一定的数学模型解算出3维气动力、3维气动力矩。本发明以单分量悬臂梁测力传感器为核心，提出组合式多分量扑翼飞行器机翼气动特性测试方法，测力装置结构简单、关键部件价格低廉、具有良好的可计量性。将多个单分量悬臂梁测力传感器按照一定的测量原理有机地结合起来，有效地利用传感器之间的组合提升测试装置及方法的适用性，同时测量范围可根据单分量悬臂梁测力传感器测力范围进行扩展，可以满足多种场合测量需求。

主权项

一种组合式多分量扑翼飞行器机翼气动特性测试方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、通过扑翼飞行器机翼运动发生机构控制被测扑翼飞行器机翼周期上下扑动运动，需保证扑翼飞行器机翼运动发生机构为被测扑翼飞行器机翼气动特性测试提供稳定可靠的动力输出，同时扑翼飞行器机翼运动发生机构的运动输出可以根据不同型号被测扑翼飞行器机翼气动参数相应调整调整；步骤二、采用八只单分量悬臂梁测力传感器在正交轴系内对称布置，实现组合测量被测扑翼飞行器机翼扑动过程中产生的六维气动力和气动力矩；步骤三、将步骤二所得各单分量悬臂梁测力传感器测量方向上的增量值通过公式(1)进行计算，能够解算出被测扑翼飞行器机翼的气动特性，即其周期性扑动运动过程中产生的六维气动力和气动力矩；$\begin{array}{c}{Z}_S=K_{S1}{\mathrm{\Δu}}_{S1}+K_{S2}{\mathrm{\Δu}}_{S2}+K_{S3}{\mathrm{\Δu}}_{S3}+K_{S4}{\mathrm{\Δu}}_{S4}\\ X_S=K_{S8}{\mathrm{\Δu}}_{S8}-K_{S7}{\mathrm{\Δu}}_{S7}\\ Y_S=K_{S6}{\mathrm{\Δu}}_{S6}-K_{S5}{\mathrm{\Δu}}_{S5}\\ M_{XS}=\[K_{S3}{\mathrm{\Δu}}_{S3}-K_{S4}{\mathrm{\Δu}}_{S4}\]\×L_1/2\\ M_{YS}=\[K_{S1}{\mathrm{\Δu}}_{S1}-K_{S2}{\mathrm{\Δu}}_{S2}\]\×L_1/2\\ M_{ZS}=\[K_{S5}{\mathrm{\Δu}}_{S5}+K_{S6}{\mathrm{\Δu}}_{S6}+K_{S7}{\mathrm{\Δu}}_{S7}+K_{S8}{\mathrm{\Δu}}_{S8}\]\×L_2/2\end{array}---\left(1\right)$式中：Z_S、X_S和Y_S分别为被测扑翼飞行器机翼运动过程中产生的升力、推力和侧向力，N；M_XS、M_YS和M_ZS分别为被测扑翼飞行器机翼运动过程中产生的滚转力矩、俯仰力矩、偏航力矩，Nm；K_S1、K_S2、K_S3和K_S4分别为垂直方向(即重力方向)上相对正交轴系呈对称布置的单分量悬臂梁测力传感器的系数；K_S5、K_S6、K_S7和K_S8分别为水平面内相对正交轴系对称布置的单分量悬臂梁测力传感器的系数；Δu_S1、Δu_S2、Δu_S3、Δu_S4、Δu_S5、Δu_S6、Δu_S7和Δu_S8分别为各单分量悬臂梁测力传感器对应测量方向气动载荷的输出增量值；L₁为垂直方向(即重力方向)上相对正交轴系呈对称布置的两个单分量悬臂梁测力传感器之间的距离；L₂为水平面内相对正交轴系对称布置的两个单分量悬臂梁测力传感器之间的距离。