风生成装置和包括该风生成装置的风测试设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风生成装置(1)，该风生成装置(1)包括至少一个风生成壁(1')，该风生成壁(1')包括多个风生成单元(11)，该多个风生成单元沿至少第一方向和第二方向彼此相邻设置以便形成至少一个风生成壁(1')，其中所述多个风生成单元中的每个风生成单元(11)包括至少两个通风单元(111)，风生成单元内的每个通风单元被单独控制，其特征在于：所述多个风生成单元中的每个风生成单元(11)包括至少一个控制单元，所述控制单元适于单独控制所述通风单元(111)，以便在空气流动路径中在空间和时间上产生任意的风廓线以及沿着所述至少第一方向和第二方向改变所述每个风生成单元所产生的风的物理特性，并且所述多个风生成单元(11)可拆卸地彼此连接，使得所述风生成壁(1')的尺寸和形状可以改变。

A wind generating device and a wind testing device including the wind generating device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风生成装置和包括该风生成装置的风测试设备
本专利技术涉及一种风生成装置和一种包括这种风生成装置的风测试设备，所述风测试设备优选地用于无人机，更优选地用于小型飞行器。
技术介绍
在本领域中众所周知的是，风洞对于测试不同类型的装置的空气动力学性能非常有用。这些装置可以包括飞机的缩小模型或飞机的全尺寸的部分，例如飞机尾部。这些风洞的测试过程通常包括将待测物体放置在空气流动路径中，然后产生高速的层流风廓线，并计算物体的与流动力相关的空气动力学性能。可以想象，测试飞机尾部需要生成非常高的风速和非常大的风洞来产生飞行条件。为了实现这种测试，传统的风洞通常产生具有平坦的风廓线和层流的稳定风。因此，这些隧道具有较大的尺寸和占据区域。而且，他们的测试平台几乎无法改变。几年以来，人们看到使用小型飞行器，如无人机，通常也被称为纳米飞行器的NAV或微型飞行器的MAV，变得越来越重要。因此，以与传统大型飞机相同的方式，这些小型(用于纳米或微型)飞行器需要在风洞中进行测试，以便分析和改善其飞行性能。然而，很容易理解，这类小型飞行器与大型飞机的测试之间存在如下巨大差异，即，对于大型飞机而言，测试可以忽略乱流(shear)、涡流和阵风等湍流，因为这些现象对大型飞机几乎没有影响。相反，这些现象对无人机之类的小型飞行器具有重要影响，因为乱流和阵风实际上改变了小型飞行器在飞行期间的行为。因此，传统的风洞不适用于无人机之类的这些新型小型飞行器。因此，需要一种适用于这些新型小型飞行器的风测试设备，其能够产生小型飞行器在使用时将遇到的特定风条件。大量的风洞用导管输送，这意味着流通过具有坚固壁的各种管道输送。对于传统测试而言，壁的存在不是问题，因为测试模型牢固地连接在支杆或平台上。然而，对于自由飞行的无人机，壁会产生碰撞危险。在传统风洞方法中，通过使用换能器来评估空气动力学性能，换能器测量在测试物体上流动的风产生的力。为此，测试模型必须牢固地连接到换能器上，而换能器本身固定在风洞结构上。这种构造不允许测试模型自由飞行。可以理解的是，很难想象如何在非限制性飞行模型上测量流动力。鉴于上述问题，本专利技术人已经寻找这些问题的技术方案并且已经实现了下面将描述的本专利技术。
技术实现思路
因此，本专利技术的第一个目的是提供一种风生成装置，该风生成装置适于容易地产生风廓线，该风廓线类似于如无人机等小型飞行器在实际飞行条件下(例如，在城市或乡村环境中)经受的风廓线。更具体地，本专利技术的另一个目的是提供一种风生成装置，该风生成装置适于容易地产生非层流风流或典型的湍流条件，例如轮廓风、阵风、湍流和恶劣天气。此外，本专利技术的另一个目的是提供一种风测试设备，在该风测试设备中小型飞行器(也称为无人机)可以执行无约束的操纵而没有被损坏的风险。本专利技术的另一个目的是提供一种测量自由飞行的飞行器的空气动力学性能的方法。最后，本专利技术的另一个目的是提供一种用于小型飞行器的模块化风测试设备，该模块化风测试设备易于使用和操纵，并且可以容易地改变并适应特定的飞行器或测试场景。本专利技术的第一方面涉及一种风生成装置，该风生成装置包括至少一个风生成壁，该至少一个风生成壁包括多个风生成单元，该多个风生成单元沿至少第一方向和第二方向彼此相邻设置以便形成至少一个风生成壁。每个风生成单元由至少两个通风单元组成，风生成单元内的每个通风单元被单独控制。至少一个控制单元适于所述多个风生成单元中的每一个，以便独立地控制包括在风生成单元中的所述多个通风单元中的每一个。独立地控制每个通风单元的可能性允许在空气流动路径中产生特定的风廓线，以便在空间和时间上改变特定的风廓线。因此，可以在测试期间产生乱流和阵风并改变湍流的类型。此外，由于每个通风单元在至少两个方向上独立控制，因此可以容易地产生任何类型的湍流，并且可以在不使用筛网(screen)或湍流器的情况下实时调节湍流水平，以及涡流中的流动结构的规模可根据小型飞行器的尺寸进行调整。多个风生成单元可拆卸地彼此连接，从而可以改变所述风生成壁的尺寸和形状。由于这一点，风生成装置的模块化是特殊的，因为它可以适应待测试的无人机，但它也可以适应必须进行该测试的环境类型。本专利技术的优选实施例在于，每个通风单元由两个串联安装的反向旋转通风扇组成。因此，减少了不受控制的且不期望的湍流的产生。优选地，风生成装置还在空气流动路径中包括具有蜂窝结构的第一框架和提供安装到风生成单元的多个均化室的第二框架。这些系统的作用类似于对于风扇产生的不期望的涡流的过滤器，并且还使每个风生成单元的风廓线更均匀，以便在测试期间获得更准确的数据和/或更好地控制风的生成。本专利技术的一个优选实施例在于，每个通风单元设有其特定的均化室。由此，可以使每个通风单元的风廓线更均匀。本专利技术的第二方面涉及一种用于小型飞行器的风测试设备，该风测试设备包括根据本专利技术的第一方面的风生成装置。本专利技术的优选实施例在于，风测试设备还包括用于小型飞行器的位置检测装置，位置检测装置适于检测小型飞行器相对于风测试设备的位置。因此，无人机可以在风洞中被保持控制。优选地，用于小型飞行器的位置检测装置包括视觉相机系统和飞行器嵌入式传感器中的至少一个，如有源GPS信号。由于这个原因，无人机可以在测试期间自由飞行，无需使用支杆或力测量仪器。本专利技术的一个优选实施例在于，风测试设备还包括计算装置，用于基于所述位置检测装置的信号，优选地还有来自用于所述小型飞行器的无人机的发动机、在所述无人机内部的加速度计和陀螺仪的数据，计算作用在小型飞行器上的空气动力。因此，无需借助于天平或传统的力测量仪器就可以容易地评估无人机的空气动力学性能，例如升力、阻力、力矩、稳定性等。有利地，风测试设备还包括特定的天气条件产生装置，该天气条件产生装置适于在空气流动路径内引入天气条件。由于这一点，无人机的空气动力学性能结果可能更加准确。优选地，空气流动路径是开放式管道风洞。因此，不存在损坏小型飞行器的风险。优选实施例在于，风生成装置包括枢转装置。由此，至少一部分风生成装置是可移动的，以便改变空气流动路径的方向。附图说明现在将参考附图描述本专利技术的优选实施例，附图应被认为是说明性的而非限制性的，其中：-图1A表示本专利技术的风生成装置的优选实施例的透视图；-图1B表示本专利技术的风生成装置的优选实施例的各种几何结构和布置；-图2表示根据本专利技术优选实施例的风生成单元的透视图；-图3A至3C表示用于小型飞行器的风测试设备的侧视图，该风测试设备包括根据本专利技术第一方面的风生成装置。具体实施方式在本文中，优选使用术语“小型飞行器”，但是该术语不应限于飞行物体，因为它更通常涉及任何测试对象，其中真实的风条件测试对于该测试对象是重要的，因为真实的风条件是当测试对象遭受其时影响测试对象行为的空气。图1A表示本专利技术的风生成装置1的优选实施例的透视图。如该图所示，风生成装置1包括单个风生成壁1'，该风生成壁1'又包括多个风生成单元11，这里是三十五个，但是本专利技术显然不限于此，多个风生成单元11沿箭头Y表示的第一方向(此处为水平方向)和箭头X表示的第二方向(此处为竖直方向)彼此邻近地设置或堆叠，从而形成风生成壁1'。重要的是要注意，这些方向不一定是直的并且可以是弯曲的，例如，如果风生成壁1'具有如图1B所示的弯曲形状。这里提到的空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风生成装置(1)，包括：至少一个风生成壁(1')，包括：多个风生成单元(11)，所述多个风生成单元(11)沿至少第一方向和第二方向彼此相邻设置，以形成所述至少一个风生成壁(1')，其中，所述多个风生成单元中的每个风生成单元(11)包括至少两个通风单元(111)，风生成单元内的每个通风单元被单独控制，其特征在于，所述多个风生成单元中的每个风生成单元(11)包括至少一个控制单元，所述至少一个控制单元适于单独控制所述通风单元(111)，以便在空气流动路径中在空间和时间上产生任意的风廓线，以便沿着所述至少第一方向和第二方向改变由所述每个风生成单元产生的风的物理特性，和其中，所述多个风生成单元(11)可拆卸地彼此连接，从而能够改变所述风生成壁(1')的尺寸和形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.14 EP 16174482.61.一种风生成装置(1)，包括：至少一个风生成壁(1')，包括：多个风生成单元(11)，所述多个风生成单元(11)沿至少第一方向和第二方向彼此相邻设置，以形成所述至少一个风生成壁(1')，其中，所述多个风生成单元中的每个风生成单元(11)包括至少两个通风单元(111)，风生成单元内的每个通风单元被单独控制，其特征在于，所述多个风生成单元中的每个风生成单元(11)包括至少一个控制单元，所述至少一个控制单元适于单独控制所述通风单元(111)，以便在空气流动路径中在空间和时间上产生任意的风廓线，以便沿着所述至少第一方向和第二方向改变由所述每个风生成单元产生的风的物理特性，和其中，所述多个风生成单元(11)可拆卸地彼此连接，从而能够改变所述风生成壁(1')的尺寸和形状。2.根据权利要求1所述的风生成装置，其中，每个通风单元(111)由两个串联安装的反向旋转的通风扇(1111、1112)组成。3.根据权利要求1或2所述的风生成装置，在空气流动路径中还包括第一框架(2)和第二框架(3)，所述第一框架具有蜂窝结构，所述第二框架提供安装到风生成单...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉维奥·诺察，纪佑穆·卡特里，
申请(专利权)人：日内瓦景观工程与建筑师学院，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH