一种机载磁悬浮推力测试系统及太阳能无人机技术方案

本发明专利技术提供一种机载磁悬浮推力测试系统及太阳能无人机，涉及无人机推力测试技术领域，包括：外壳；转子轴的一端用于与无人机的螺旋桨轴连接；轴向磁悬浮轴承，包括处于转子轴的外周的两个定子支架，定子支架上设置有轴向磁悬浮线圈，转子轴的外周连接有磁悬浮推力盘和轴向磁悬浮磁钢，磁悬浮推力盘处于两个定子支架之间并与两个定子支架之间形成气隙；两个位移传感器，用于检测其与磁悬浮推力盘之间的距离；径向磁悬浮轴承；控制单元，与轴向磁悬浮线圈和位移传感器电性连接；解决现有技术中对于无人机的推力的测试，测试结果的准确性不高的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种机载磁悬浮推力测试系统及太阳能无人机


[0001]本专利技术属于无人机推力测试
，更具体地，涉及一种机载磁悬浮推力测试系统及太阳能无人机。

技术介绍

[0002]太阳能无人机是一种极具发展潜力的新型飞行器，它以太阳能为动力来源，无需携带任何燃料，理论上可以实现永久空中飞行。相比常规无人机，太阳能无人机最大的特点就是飞行高度高、航时超长、能量利用率要求高。因此，太阳能无人机升阻比和推进系统效率等参数对于其生存能力和任务执行能力显得更为关键。目前对于无人机的升阻比和推进系统效率的验证手段较少，多是采信地面测试和试验数据，完成参数的估算验证。但因为地面与高空环境差异较大，且太阳能无人机飞行高度高，飞行剖面环境复杂多变。所以于太阳能无人机而言，其所要测试的关键参数在于无人机推力，用地面试验数据估算或等效实际飞行过程中无人机的推力、推进系统效率和升阻比的准确程度不高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种机载磁悬浮推力测试系统及太阳能无人机，解决现有技术中对于无人机的升阻比和推进系统效率的验证重点依赖于对无人机的推力的测试，而现有的对无人机推力的测试多依赖于用地面试验数据估算或等效实际飞行过程中无人机的推力，测试结果的准确性不高的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种机载磁悬浮推力测试系统，该系统包括：
[0005]外壳，所述外壳内部设置有腔体，所述外壳的一端设置有与所述腔体连通的第一通孔，所述外壳用于与无人机的机体连接；r/>[0006]转子轴，转动设置在所述腔体内且所述转子轴的一端穿过所述第一通孔延伸至所述外壳的外部，所述转子轴的所述一端用于与无人机的螺旋桨轴连接；
[0007]轴向磁悬浮轴承，设置在所述腔体内，所述轴向磁悬浮轴承包括处于所述转子轴的外周的两个定子支架，所述定子支架上设置有轴向磁悬浮线圈，所述转子轴的外周连接有磁悬浮推力盘和轴向磁悬浮磁钢，所述磁悬浮推力盘处于两个所述定子支架之间并与两个所述定子支架之间形成气隙；
[0008]两个位移传感器，分别设置在两个所述定子支架相互靠近的一侧，用于检测其与所述磁悬浮推力盘之间的距离；
[0009]径向磁悬浮轴承，设置在所述腔体内并处于所述转子轴的外周；
[0010]控制单元，与所述轴向磁悬浮线圈和所述位移传感器电性连接，所述控制单元能够控制输入所述磁悬浮线圈的第一电流，使得所述螺旋桨轴不转动时所述转子轴处于磁悬浮状态并记录此时的第一气隙和第一距离，并能够在所述螺旋桨轴转动时控制输入所述磁悬浮线圈的第二电流，使得在所述螺旋桨轴转动时能够保持所述第一气隙和所述第一距离不变。
[0011]可选地，所述转子轴的所述一端设置有连接部，所述连接部呈法兰状，所述连接部上沿周向设置有多个连接孔。
[0012]可选地，所述定子支架呈环形，所述定子支架的内周与所述转子轴上的轴向磁悬浮磁钢之间形成间隙。
[0013]可选地，所述外壳包括依次连接的第一堵头部、第一筒状部、第二筒状部、第三筒状部和第二堵头部，所述第一堵头部、所述第一筒状部、所述第二筒状部、所述第三筒状部和所述第二堵头部的外周设置有安装孔，所述第一堵头部、所述第一筒状部、所述第二筒状部、所述第三筒状部和所述第二堵头部穿设在所述安装孔内的螺杆连接，所述第一通孔设置在所述第二堵头部上。
[0014]可选地，两个所述径向磁悬浮轴承通过环形的径向磁悬浮支架连接在所述腔体内，两个所述径向磁悬浮轴承分别处于所述轴向磁悬浮轴承的两侧。
[0015]可选地，所述径向磁悬浮轴承为主动磁悬浮轴承或被动磁悬浮轴承。
[0016]可选地，所述位移传感器为电涡流位移传感器。
[0017]可选地，所述外壳上设置有过线孔。
[0018]可选地，所述控制单元包括电源模块、控制模块、功放模块、传感器模块，所述电源模块用于为所述控制模块、所述轴向磁悬浮线圈和所述位移传感器供电，所述控制模块用于接收所述位移传感器的检测信号，并输出用于控制输入所述磁悬浮线圈的电流大小的第一电流控制信号，所述功放模块用于根据所述控制模块输出的电流控制信号输出用于控制输入所述磁悬浮线圈的电流大小的第二电流控制信号，所述传感器模块包括电流传感器并用于检测输入所述磁悬浮线圈的电流值。
[0019]本专利技术还提供一种太阳能无人机，包括：
[0020]无人机本体，所述无人机本体包括机体和螺旋桨；
[0021]上述的机载磁悬浮推力测试系统，所述外壳与所述机体连接，所述转子轴的所述一端与所述螺旋桨的螺旋桨轴连接。
[0022]本专利技术提供一种机载磁悬浮推力测试系统及太阳能无人机，其有益效果在于：该系统采用机载式的设计，能够装载在无人机上，实时对无人机的推力进行参数的检测，便于获得更加精确的无人机推力参数，进而更加精准地对无人机的推进系统效率和升阻比等参数进行评估；该系统采用轴向磁悬浮轴承和径向磁悬浮轴承对转子轴进行磁悬浮式的支撑，转子轴与定子支架之间无接触、无摩擦、无润滑，提高了对于转子轴支撑的稳定性，并且能够排除摩擦力对测试结果的影响，提高测试结果的准确性；该系统使用时可以通过外壳与机体连接，转子轴的一端与螺旋桨轴连接，实时检测螺旋桨轴上的推力参数，对于推力参数的检测该系统在螺旋桨轴没有转动时通过控制单元控制输入磁悬浮线圈的第一电流，使得转子轴处于磁悬浮状态，这时无人机是没有推力的，记录此时的磁悬浮推力盘与两个定子支架之间的气隙，记为第一气隙，记录此时的磁悬浮推力盘与两个位移传感器之间的距离，记为第一距离，之后在螺旋桨轴转动时，无人机产生推力，那么螺旋桨轴受到推力的反作用力，会对转子轴施加一个等值于无人机的推力的作用力，该作用力会使得磁悬浮推力盘发生移动，为克服该移动，控制单元基于磁悬浮推力盘与两个位移传感器之间的距离的变化量。控制输入磁悬浮线圈的电流变成第二电流，使得在螺旋桨轴转动时能够保持磁悬浮推力盘不动，磁悬浮推力盘与两个定子支架之间的气隙和磁悬浮推力盘与两个位移传感
器之间的距离不变；此时的第二电流与第一电流之间便形成电流变化量，该电流变化量即为能够准确反映无人机的推力的参数，获得此参数，即可用于无人机的推进系统效率和升阻比的评估。
[0023]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0024]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0025]图1示出了根据本专利技术的一个实施例的一种机载磁悬浮推力测试系统的剖视结构示意图。
[0026]图2示出了根据本专利技术的一个实施例的一种机载磁悬浮推力测试系统的三维结构示意图。
[0027]图3示出了根据本专利技术的一个实施例的一种机载磁悬浮推力测试系统的定子支架的结构示意图。
[0028]图4示出了根据本专利技术的一个实施例的一种机载磁悬浮推力测试系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载磁悬浮推力测试系统，其特征在于，该系统包括：外壳，所述外壳内部设置有腔体，所述外壳的一端设置有与所述腔体连通的第一通孔，所述外壳用于与无人机的机体连接；转子轴，转动设置在所述腔体内且所述转子轴的一端穿过所述第一通孔延伸至所述外壳的外部，所述转子轴的所述一端用于与无人机的螺旋桨轴连接；轴向磁悬浮轴承，设置在所述腔体内，所述轴向磁悬浮轴承包括处于所述转子轴的外周的两个定子支架，所述定子支架上设置有轴向磁悬浮线圈，所述转子轴的外周连接有磁悬浮推力盘和轴向磁悬浮磁钢，所述磁悬浮推力盘处于两个所述定子支架之间并与两个所述定子支架之间形成气隙；两个位移传感器，分别设置在两个所述定子支架相互靠近的一侧，用于检测其与所述磁悬浮推力盘之间的距离；径向磁悬浮轴承，设置在所述腔体内并处于所述转子轴的外周；控制单元，与所述轴向磁悬浮线圈和所述位移传感器电性连接，所述控制单元能够控制输入所述磁悬浮线圈的第一电流，使得所述螺旋桨轴不转动时所述转子轴处于磁悬浮状态并记录此时的第一气隙和第一距离，并能够在所述螺旋桨轴转动时控制输入所述磁悬浮线圈的第二电流，使得在所述螺旋桨轴转动时能够保持所述第一气隙和所述第一距离不变。2.根据权利要求1所述的机载磁悬浮推力测试系统，其特征在于，所述转子轴的所述一端设置有连接部，所述连接部呈法兰状，所述连接部上沿周向设置有多个连接孔。3.根据权利要求1所述的机载磁悬浮推力测试系统，其特征在于，所述定子支架呈环形，所述定子支架的内周与所述转子轴上的轴向磁悬浮磁钢之间形成间隙。4.根据权利要求3所述的机载磁悬浮推力测试系统，其特征在于，所述外壳包括依次连接的第一堵头部、第一筒状部、第二筒状部、第三筒状部和第二堵头部，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：俱子研，蔡志英，兰根龙，栾金谕，郭林，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：