本发明专利技术涉及一种飞行汽车性能测试的试验装置，包括：位置伺服模块、非接触式探测器、刚性约束框架和柔性约束框架；刚性约束框架由基座平台、起落托架和多根固定基柱组成；柔性约束框架由多条纵向弹性拉索和多条横向弹性拉索组成。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术克服了飞行汽车测试过程中的危险，确保测试人员的人身安全，可以记录大量的测试数据，使得整个测试过程变得更加安全、规范及数据可信，不需要测试员冒生命危险来进行测试；通过本发明专利技术提供的试验装置获得验证的飞行汽车，在进行实际的飞行测试时成功的概率将会大大提升，从而加快了飞行汽车的研发过程。飞行汽车的研发过程。飞行汽车的研发过程。
【技术实现步骤摘要】
一种飞行汽车性能测试的试验装置及方法
[0001]本专利技术属于飞行汽车整车测试
，尤其涉及一种飞行汽车性能测试的试验装置及方法。
技术介绍
[0002]飞行汽车可以在空中飞行或在陆地上行驶，可以从一辆公路汽车变身为一架飞机。飞行汽车是解决交通拥堵、未来立体交通的首选。截止2020年，全球飞行汽车数量超过160家，主要集中在美国及欧洲地区，目前产品大部分处于飞行测试阶段，少量实现预定及交付。预测到2030年，飞行汽车行业将创造3000亿美元市场规模，最初会转化部分地面交通、飞机和公共交通的市场份额。
[0003]电动垂直起降式飞行器，指代垂直起降飞行器中以可充电电池为驱动能源的一类飞行汽车。是当下被称为“飞行汽车”的赛道中最火热的门类，代表生产商是德国公司Volocopter、Lilium和美国的Joby航空。电动垂直起降飞行器还经常被称为“载客无人机”，也可以用来运货。
[0004]由于电动垂直起降飞行汽车的开发过程中，需要对其启动性能、悬停性能、起飞策略、续航能力等进行测试。但是飞行汽车测试过程中存在着如下问题：
[0005]1)安全问题。在系统程序不稳固、结构设计不完善、工艺和品质不成熟的条件下，对样机进行测试势必会隐藏诸多风险；
[0006]2)测试与评估。测试过程中需要对飞行汽车的动力性、经济性、启停性能等很多性能做测试评价，需要测量和记录许多参数。
[0007]在现有公开的专利和科技文献中，与飞行汽车性能测试相关的装置几乎没有；而与之应用领域较为相近的专利，有新能源汽车测试、智能网联汽车测试，燃料电池汽车测试等；比如重庆理工清研凌创测控科技有限公司公布的专利号为CN202122063208.6的《应用于新能源汽车动力的测试装置》、阿尔特汽车技术股份有限公司公开的专利号为CN202210006860.0的《一种整车的测试系统、方法以及测试台架》和东风汽车有限公司东风日产乘用车公司公开的专利号为CN202110591287.X的《一种汽车测试方法及汽车测试台架》。但上述专利均未具备对垂直起降的飞行汽车性能进行测试的能力。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种飞行汽车性能测试的试验装置及方法。
[0009]这种飞行汽车性能测试的试验装置，包括：位置伺服模块、非接触式探测器、刚性约束框架和柔性约束框架；刚性约束框架由基座平台、起落托架和多根固定基柱组成；柔性约束框架由多条纵向弹性拉索和多条横向弹性拉索组成；
[0010]基座平台四周均匀布置有多根固定基柱，每根固定基柱上均安装有位置伺服模块；每条纵向弹性拉索下端连接基座平台，每条纵向弹性拉索上端连接起落托架；基座平台
上还设有非接触式探测器；每条横向弹性拉索的一端固定在位置伺服模块上，另一端固定在起落托架上。
[0011]作为优选，每条横向弹性拉索在连接位置伺服模块的一端设有力传感器；起落托架上设有用于测量飞行汽车起飞或降落时候推力的力传感器。
[0012]作为优选，固定基柱的数量为3～6根；固定基柱围绕着基座平台四周，呈四边形分散布置；固定基柱与地面固定垂直连接。
[0013]作为优选，横向弹性拉索和纵向弹性拉索均为圆柱螺旋压缩弹簧结构；固定基柱为工字梁结构。
[0014]作为优选，起落托架用于放置飞行汽车，起落托架为铝合金材质；起落托架底部安装有若干橡胶垫块。
[0015]作为优选，还设有用于向飞行汽车供电的直流电源，直流电源电连接飞行汽车。
[0016]作为优选，位置伺服模块设于每根固定基柱的导轨上，位置伺服模块与固定基柱的导轨滑动连接；固定基柱的导轨安装在工字梁结构状的固定基柱上，与固定基柱平行，导轨的长度与固定基柱的高度相同。
[0017]这种飞行汽车性能测试的试验装置的试验方法，包括以下步骤：
[0018]S1、将飞行汽车固定在起落托架上，起落托架的平面与飞行汽车的水平面平行；
[0019]S2、启动试验装置的电源和直流电源，待位置伺服模块、非接触式探测器、位于位置伺服模块端部的力传感器和位于起落托架上的力传感器正常工作后，执行步骤S3；
[0020]S3、启动飞行汽车，在飞行汽车的起飞、悬停、降落和前进工况下进行飞行汽车性能测试；
[0021]S4、基座平台上安装的非接触式探测器对起落托架进行实时的高度测量，得到飞行汽车的高度数据信号；非接触式探测器将所测得高度数据信号同时传递给所有位置伺服模块；位置伺服模块根据高度数据信号进行位置调整，横向弹性拉索始终处于水平状态；测量并记录飞行汽车的运动学参数和动力总成能耗；
[0022]S5、测量横向弹性拉索和纵向弹性拉索上的拉力，将横向弹性拉索上的拉力和纵向弹性拉索上的拉力进行矢量合成，得到飞行汽车飞行过程中的实时力学参数；
[0023]S6、飞行汽车降落，平稳落在基座平台上；通过起落托架上的力传感器测量测量飞行汽车降落时的推力；飞行汽车停机，测试完成。
[0024]作为优选，步骤S3中飞行汽车起飞工况下的飞行汽车性能测试方式为：起落托架和基座平台通过纵向弹性拉索连接，纵向弹性拉索由于拉伸产生形变，起落托架固定在飞行汽车底部，随飞行汽车上下同时起飞；通过位于起落托架上的力传感器测量飞行汽车起飞时的推力；飞行汽车的悬停、降落和前进工况下的飞行汽车性能测试方式与起飞工况相同。
[0025]作为优选，步骤S4中飞行汽车的运动学参数包括位置、速度和姿态参数；动力总成能耗为瞬时电功率；步骤S5中的矢量合成方式为通过力学中的矢量计算公式进行计算，得到动力学状态。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术针对垂直起降的飞行汽车，提供对飞行汽车进行性能测试的试验装置，用于在开机、启停、悬停及下降过程中的性能进行测试，得到飞行汽车的启动性能、悬停性能、
起飞策略和续航能力。飞行汽车动态测试过程中，位置伺服模块通过监测飞行汽车及起落托架的高度，随时调整横向弹性拉索的另一端进而调节其位置和高度，令横向弹性拉索始终保持水平状态。
[0028]本专利技术提供的试验装置还可以用于飞行汽车的冷转测试、起飞策略验证测试、悬停策略验证测试、耐久性测试、续航能力测试、加速性能测试、能量管理测试、验证算法测试、能耗测试和车路协同测试中。
[0029]本专利技术的试验装置中设有位置伺服模块，用于调整横向弹性拉索的位置和高度；基座平台上还设有非接触式探测器，用于测量飞行汽车起飞或降落时候的推力；每条横向弹性拉索在连接位置伺服模块的一端设有力传感器，用于测量被测对象起飞过程中的横向摆动力。
[0030]本专利技术克服了飞行汽车测试过程中的危险，确保测试人员的人身安全，可以记录大量的测试数据，使得整个测试过程变得更加安全、规范及数据可信，不需要测试员冒生命危险来进行测试；通过本专利技术提供的试验装置获得验证的飞行汽车，在进行实际的飞行测试时成功的概率将会大大提升，从而加快了飞行汽车的研发过程。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种飞行汽车性能测试的试验装置，其特征在于，包括：位置伺服模块(2)、非接触式探测器(3)、刚性约束框架和柔性约束框架；刚性约束框架由基座平台(3)、起落托架(3)和多根固定基柱(1)组成；柔性约束框架由多条纵向弹性拉索(3)和多条横向弹性拉索(3)组成；基座平台(3)四周均匀布置有多根固定基柱(1)，每根固定基柱(1)上均安装有位置伺服模块(2)；每条纵向弹性拉索(3)下端连接基座平台(3)，每条纵向弹性拉索(3)上端连接起落托架(3)；基座平台(3)上还设有非接触式探测器(3)；每条横向弹性拉索(3)的一端固定在位置伺服模块(2)上，另一端固定在起落托架(3)上。2.根据权利要求1所述飞行汽车性能测试的试验装置，其特征在于：每条横向弹性拉索(3)在连接位置伺服模块(2)的一端设有力传感器；起落托架(3)上设有用于测量飞行汽车(3)起飞或降落时候推力的力传感器。3.根据权利要求1所述飞行汽车性能测试的试验装置，其特征在于：固定基柱(1)的数量为3～6根；固定基柱(1)围绕着基座平台(3)四周，呈四边形分散布置；固定基柱(1)与地面固定垂直连接。4.根据权利要求1所述飞行汽车性能测试的试验装置，其特征在于：横向弹性拉索(3)和纵向弹性拉索(3)均为圆柱螺旋压缩弹簧结构；固定基柱(1)为工字梁结构。5.根据权利要求1所述飞行汽车性能测试的试验装置，其特征在于：起落托架(3)用于放置飞行汽车(3)，起落托架(3)为铝合金材质；起落托架底部安装有若干橡胶垫块。6.根据权利要求1所述飞行汽车性能测试的试验装置，其特征在于：还设有用于向飞行汽车(3)供电的直流电源(3)，直流电源(3)电连接飞行汽车(3)。7.根据权利要求4所述飞行汽车性能测试的试验装置，其特征在于：位置伺服模块(2)设于每根固定基柱(1)的导轨上，位置伺服模块(2)与固定基柱(1)的导轨滑动连接；固定基柱(1)的导轨安装在工字梁结构状的固定基柱(1)上，与固定基柱(1)平行，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新丰，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：
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