一种两栖旋翼飞行器的跨介质拉扭测试平台及拉扭测试方法技术

本发明专利技术公开一种两栖旋翼飞行器的跨介质拉扭测试平台及拉扭测试方法，测试平台包括电机、齿轮啮合传动装置、测试平台支架，测试箱，动态模拟装置和水位调节装置。测试平台支架包括三个推力拉杆和一个Y型支架，推力拉杆则起到控制该测试平台高度和控制旋翼飞行器飞行角度的作用。旋翼飞行器固定平台则是由三个应变片组成的平台结构，通过该结构可以实现对旋翼飞行器拉力和扭转力矩的测量。测试箱为封闭的透明空间，通过改变测试平台的介质，获得旋翼飞行器在不同介质飞行时的拉扭数据，增强了实验的安全性。具有结构简单可靠，组装便携，便于观察的特点。动态模拟装置可以模拟现实湖泊河流和大气的流动情况，拓展了实验维度，提高了实验的仿真度。了实验的仿真度。了实验的仿真度。

【技术实现步骤摘要】
一种两栖旋翼飞行器的跨介质拉扭测试平台及拉扭测试方法

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[0001]本专利技术涉及测力
、两栖旋翼无人机技术、是一种可用于两栖旋翼飞行器进行跨介质拉扭测量装置及拉扭测试方法。

技术介绍
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[0002]两栖式跨介质飞行器将空中飞行器、水面航行器和水下潜航器三种无人工作系统集成一体，在单一平台上就可以同时具备空中飞行、水面航行和水下潜航三种功能。在两栖式跨介质旋翼飞行器的研究中，水和空气两种介质环境的差异给此类设计带来了巨大挑战。数百倍的密度差使得固定翼外形的两栖式跨介质飞行器难以应对复杂的升力、阻力、浮力。同时，飞行器跨介质瞬间，由兴波阻力和地面效应等因素带来的控制问题也一直没有得到彻底解决。

技术实现思路

[0003]针对两栖无人机由于两种介质环境的差异给两栖无人机控制问题，本测试平台主要用于两栖无人机在临界水面出水时，测试不同介质对旋翼飞行器的桨叶在跨介质飞行，兴波阻力和地面效应对两栖旋翼飞行器的影响
[0004]本申请通过以下技术方案实现上述效果：
[0005]一种两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台，所述测试平台包括拉扭测试装置，测试箱，动态模拟装置和水位调节装置；其中，
[0006]所述测试箱包括框架和透明塑料壳组成的上部敞口的空间；
[0007]所述介质扰动装置安装在框体结构内部一侧；
[0008]所述水位调节装置在介质扰动装置一侧的透明壳下部位置；
[0009]所述拉扭测试装置包含拉扭加载结构，所述拉扭加载架构与扇叶相对应；
[0010]所述动态模拟装置包括电机和齿轮啮合传动装置。
[0011]进一步的，所述动态模拟装置安装在测试箱内部一侧,电机的输出端与齿轮啮合传动装置连接，齿轮啮合传动装置的输出端与扇叶装置相连；所述电机通过定位螺母安装在装置测试箱上，且电机的输出轴连接一根短轴；所述齿轮啮合传动装置包含短轴、短轴齿轮、长轴、长轴齿轮，且长轴与扇叶装置连接，短轴齿轮安装在短轴上，并由短轴带动转动；所述长轴齿轮与短轴齿轮啮合，长轴齿轮被短轴齿轮带动的同时，带动长轴转动；所述长轴带动扇叶装置转动。
[0012]进一步的，所述水位调节装置在动态模拟装置一侧的透明壳下部位置，所述水位调节装置外接水管，用于向透明壳内注水或放水。
[0013]进一步的，所述拉扭测试装置包含拉扭加载结构，拉扭加载架构与扇叶相对应；所述拉扭测试装置包括推力拉杆、Y型平台支架、旋翼飞行器固定平台，所述旋翼飞行器固定平台下方连接应变片固定盘，所述应变片固定盘相向旋翼飞行器固定平台的一面安装有若干应变片，另一面连接Y型平台支架的中心；
[0014]所述Y型平台支架包含三个分支，每条分支上均设有推力拉杆，所述推力拉杆的端部设有推杆。
[0015]进一步的，所述应变片固定盘相向旋翼飞行器固定平台的一面安装有3个应变片，每个应变片与Y型平台支架的分支相对应。
[0016]进一步的，所述推力拉杆有三个，以测试台中心垂直方向为轴周向间隔120
°
分布固定在测试箱底部。
[0017]本申请还提供上述两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台的拉扭测试方法,旋翼飞行器的拉力，扭力通过以下公式计算计算
[0018]F
拉
＝F
z1
+F
z2
+F
z3
[0019]M
横滚
＝F
z3
·
R
·
cos60
°‑
F
z1
·
R
‑
F
z2
·
cos60
°
[0020]M
俯仰
＝F
z2
·
R
·
sin60
°
+F
z3
·
R
·
sin60
°‑
F
z1
·
R
[0021]T
扭
＝F
y1
·
R+F
y2
·
R+F
y3
·
R
[0022]式中数据为旋翼飞行器中轴线与第一应变片到旋翼飞行器固定平台中点线重合时的所得数据，其中F
z1
,F
z2
,F
z3
分别为第一应变片、第二应变片、第三应变片所测垂向力,F
y1
,F
y2
,F
y3
为第一应变片、第二应变片、第三应变片所测切向力，R为应变片到旋翼飞行器固定平台中点距离。
[0023]与现有技术相比，本专利技术有以下优点：
[0024]1、本专利技术所述的一种基于两栖旋翼飞行器的跨介质拉扭测试装置，测试平台可以实现在单种或多种介质中不同高度实验数据的采集，为旋翼飞行器的设计提供一个很好的参考。
[0025]2、本专利技术所述的一种基于两栖旋翼飞行器的跨介质拉扭测试装置，在保证实验数据准确性的前提下仅采用了三个推力拉杆，和三个应变片，通过对实验数据的解耦计算，极大的简化了测试平台的结构，同时还保证了测试平台的稳定性。
[0026]3、本专利技术所述的一种基于两栖旋翼飞行器的跨介质拉扭测试装置，通过三个推力拉杆进动不同的行程来调节旋翼飞行器的飞行迎角，便于采集飞行器在不同飞行角度和不同飞行介质时的拉力和扭矩。
[0027]4、本专利技术所述的两栖旋翼机测试平台可以实现水、空两种介质的自由切换，无需单独增加其他装备便可便捷的应用于水、空两种介质和水空临界状态时的应用。
附图说明
[0028]图1为本专利技术测试平台整体结构示意图；
[0029]图中，1.测试箱，2.透明壳，3.水位调节装置，4.拉扭测试装置5.介质扰动转装置，6.齿轮啮合传动装置；
[0030]图2为本专利技术拉扭测试装置；
[0031]图中，7.旋翼飞行器固定平台，8.Y型支架，9.第一推力拉杆，10.第二推力拉杆，11.第三推力拉杆；
[0032]图3为本专利技术介质扰动装置；
[0033]图中，12.长轴，13.扇叶机构，14.长轴齿轮；
[0034]图4为本专利技术齿轮啮合传动装置；
[0035]图中，15.短轴齿轮，16.短轴，17.电机；
[0036]图5为本专利技术拉扭测试装置局部示意图；
[0037]图中，18.第一应变片，19.第二应变片，20.第三应变片；
[0038]图6为本专利技术测试箱与内部结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。
[0040]实施例1
[0041]如附图1所示，一种基于旋翼飞行器的跨介质动态拉扭测试装置，所述测试平台包括测试箱1，透明壳2，水位调节装置3，拉扭测试装置4，介质扰动装置5，齿轮啮合传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台，其特征在于，所述测试平台包括拉扭测试装置，测试箱，动态模拟装置和水位调节装置；其中，所述测试箱包括框架和透明塑料壳组成的上部敞口的空间；所述介质扰动装置安装在框体结构内部一侧，所述水位调节装置在介质扰动装置一侧的透明壳下部位置；所述拉扭测试装置包含拉扭加载结构，所述拉扭加载架构与扇叶相对应；所述动态模拟装置包括电机和齿轮啮合传动装置。2.根据权利要求1所述的一种两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台，其特征在于：所述动态模拟装置安装在测试箱内部一侧,电机的输出端与齿轮啮合传动装置连接，齿轮啮合传动装置的输出端与扇叶装置相连；所述电机通过定位螺母安装在装置测试箱上，且电机的输出轴连接一根短轴；所述齿轮啮合传动装置包含短轴、短轴齿轮、长轴、长轴齿轮，且长轴与扇叶装置连接，短轴齿轮安装在短轴上，并由短轴带动转动；所述长轴齿轮与短轴齿轮啮合，长轴齿轮被短轴齿轮带动的同时，带动长轴转动；所述长轴带动扇叶装置转动。3.根据权利要求1所述的一种两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台，其特征在于；所述水位调节装置在动态模拟装置一侧的透明壳下部位置，所述水位调节装置外接水管，用于向透明壳内注水或放水。4.根据权利要求1所述的一种两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台,其特征在于：所述拉扭测试装置包含拉扭加载结构，拉扭加载架构与扇叶相对应；所述拉扭测试装置包括推力拉杆、Y型平台支架、旋翼飞行器固定平台，所述旋翼飞行器固定平台下方连接应变片固定盘，所述应变片固定盘相向旋翼飞行器固定平台的一面安装有若干应变片，另一面连接Y型平台支架的中心；所述Y型平台支架包含三个分支，每条分支上均设有推力拉杆，所述推力拉杆的端部设有推杆。5.根据权利要求1所述的一种两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台,其特征在于：所述应变片固定盘相向旋翼飞行器固定平台的一面安装有3个应变片，每个应变片与Y型平台支架的分支相对应。6.根据权利要求1所述的一种两栖旋翼飞行器跨介质动态拉扭测试平台,其...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹祺，高世才，张国政，王潇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：