一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，包括动力组件、测量组件和工装组件，用于对待测旋翼的气动特性进行测量，通过动力组件控制待测旋翼旋转，并采集测量组件各个传感器的信号，通过PWM信号和电调对电机进行控制，使用大电流稳压直流电源为电机供电；测量组件包括天平和扭矩传感器。本发明专利技术提高旋翼气动特性的测量精度。明提高旋翼气动特性的测量精度。明提高旋翼气动特性的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置


[0001]本技术涉及一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，属于气动特性测试


技术介绍

[0002]在火星探测和临近空间(20km高度以上)探测活动中，常使用到旋翼式飞行器。火星、临近空间等稀薄大气环境中，旋翼的气动特性会有显著差别。而在地面模拟设备中对旋翼的气动特性进行试验测量过程中，常需要对模型进行缩比处理。因此需设计一种低密度环境下，对单旋翼气动特性进行测试的试验装置。低密度环境模拟设备可以是低密度风洞或真空舱等。
[0003]现有公开的低密度环境旋翼气动特性测试装置中，通常需要对运动旋翼的拉力和扭矩进行测量，一般采用固定不动的拉力传感器(或天平)、固定不动的扭矩传感器连接在动力组件另一侧的固支端进行测量，但是这种布局方式在测量扭矩时通常需要添加轴承等传动机构，不能完全消除摩擦；动力组件本身的反扭矩也不能被扣除，从而降低了扭矩的测量精度。拉力传感器不能测量X和Y向力和力矩的干扰量，也会在拉力测量上引入误差。

技术实现思路

[0004]本技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，提高旋翼气动特性的测量精度。
[0005]本技术解决技术的方案是：
[0006]一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，包括动力组件、测量组件和工装组件，用于对待测旋翼的气动特性进行测量，通过动力组件控制待测旋翼旋转，并采集测量组件各个传感器的信号，通过PWM信号和电调对电机进行控制，使用大电流稳压直流电源为电机供电；
[0007]测量组件包括天平和扭矩传感器，
[0008]动力组件包括电机、电机安装块和电机安装底座，通过电机安装底座将电机与电机安装块相连；
[0009]工装组件包括板式工装、主支撑板和侧支撑架，主支撑板两侧分别连接板式工装和侧支撑架；
[0010]电机安装块的一侧与板式工装相连固定。
[0011]进一步的，在动力组件与待测旋翼之间，采用轴承组件径向支撑。
[0012]进一步的，还包括轴组件，轴组件包括电机轴和旋翼轴，电机轴和旋翼轴分别与扭矩传感器的两端通过联轴节相连。
[0013]进一步的，电机轴为光轴，通过弹性联轴节与扭矩传感器的下端相连。
[0014]进一步的，旋翼轴底部设计有键槽，与扭矩传感器上端通过刚性联轴节相连，阻止旋翼产生的拉力将旋翼轴拉开脱离。
[0015]进一步的，天平为六分量天平，天平设置在工装组件之下，测量旋翼运动过程中产生的六分量气动力。
[0016]进一步的，天平的Z轴与旋翼主轴重合，扭矩传感器设置在动力组件和待测旋翼之间。
[0017]进一步的，测量组件还包括用来测量转速的光电开关组件，光电开关组件包括光电开关和光电开关安装块，安装块可以绕自身Z轴旋转，且为光电开关预留了水平、竖直的安装孔，光电开关固定在光电开关安装块上，为漫反射探头。
[0018]进一步的，还包括固定板，固定板与真空箱连接，在固定板上安装天平，天平上端连接主支撑板，主支撑板是一个直角结构。
[0019]进一步的，板式工装上设置有电机安装槽，电机安装块的一侧与板式工装上的电机安装槽连接。
[0020]本技术与现有技术相比的有益效果是：
[0021](1)本技术优化了测量组件的布置形式和测量方法，使用扭矩传感器代替传统的固支端扭矩传感器，使用天平代替单分量拉力传感器，减小测量误差；
[0022](2)本技术工装支撑形式多样化，可以采用竖直支撑、水平支撑和板式工装单独支撑等多种方式，满足不同的测量需求，同时提高旋翼气动特性的测量精度。
附图说明
[0023]图1为为本技术总体三维示意图；
[0024]图2为本技术动力组件爆炸图；
[0025]图3为本技术的光电开关组件示意图；
[0026]图4为本技术的工装组件示意图；
[0027]图5为本技术中工装组件的主支撑件轴测图；
[0028]图6为本技术的工作原理图；
[0029]图7为本技术的水平支撑方式示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合实施例对本技术作进一步阐述。
[0031]一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，包括动力组件3、测量组件4和工装组件2，用于对待测旋翼8的气动特性进行测量，通过动力组件3控制待测旋翼8旋转，并采集测量组件4各个传感器的信号，通过PWM信号和电调对电机31进行控制；
[0032]测量组件4包括天平41和扭矩传感器42，
[0033]动力组件3包括电机31、电机安装块32和电机安装底座33，通过电机安装底座33将电机31与电机安装块32相连；
[0034]工装组件2包括板式工装21、主支撑板23和侧支撑架22，主支撑板23两侧分别连接板式工装21和侧支撑架22；
[0035]电机安装块32的一侧与板式工装21相连固定。
[0036]实施例一为真空箱中竖直安装，见附图1～附图5。其中，固定板1与真空箱连接，在固定板1上安装六分量天平41，天平上端连接主支撑板22。主支撑板22是一个直角结构见附
图5，在主支撑板的支撑侧安装板式支撑21，然后进一步安装其他组件。
[0037]将动力组件中的电机31和电机安装底座33用螺钉连接，然后安装到电机安装块32上。电机上方用螺钉与电机轴51连接，电机安装块32的一侧与板式工装21上的电机安装槽214连接。电机轴51穿过固定在板式工装21上轴承安装槽213的一个轴承组件7后，轴的自由端使用弹性联轴节61与扭矩传感器42的下侧轴连接。
[0038]扭矩传感器42固定在板式工装21上的扭矩传感器安装槽212上。扭矩传感器42的上侧轴通过刚性联轴节62与旋翼轴52连接。旋翼轴52和扭矩传感器42的上侧轴上设计有键槽，刚性联轴节62的顶丝能够顶住键槽，防止旋翼8运转过程中的拉力将两根轴拉脱或引起连接松动。旋翼轴52穿过固定在板式工装21上端轴承滑轨211合适位置处的轴承组件7，最后在自由端连接待测旋翼8。
[0039]本实施例中，旋翼的直径范围200～500mm，在真空箱内相对真空度为
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90kPa时转速达到10000RPM，满足真空缩比旋翼的测试需求。需要说明的是，本实施例中待测旋翼为定桨旋翼，不进行变桨操作，但是一般的变桨机构也可集成在本技术中。将侧支撑架22安装在主支撑板23上，上侧方框与扭矩传感器42连接支撑。
[0040]光电开关组件43为可选组件，本实施例中选用其测量转速。将光电开关安装块432安装在侧支撑架22上方的螺纹孔，光电开关431投射的激光水平照射在旋翼轴52上。如附图3，旋翼照射的高度处，设计有一个涂黑的凹槽521，可以使光电开关431在旋翼转动到此位置时完成开
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闭操作，从而输出转速或触发信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，其特征在于，包括动力组件(3)、测量组件(4)和工装组件(2)，用于对待测旋翼(8)的气动特性进行测量，通过动力组件(3)控制待测旋翼(8)旋转，并采集测量组件(4)各个传感器的信号，通过PWM信号和电调对电机(31)进行控制；测量组件(4)包括天平(41)和扭矩传感器(42)，动力组件(3)包括电机(31)、电机安装块(32)和电机安装底座(33)，通过电机安装底座(33)将电机(31)与电机安装块(32)相连；工装组件(2)包括板式工装(21)、主支撑板(23)和侧支撑架(22)，主支撑板(23)两侧分别连接板式工装(21)和侧支撑架(22)；电机安装块(32)的一侧与板式工装(21)相连固定。2.根据权利要求1所述的一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，其特征在于，在动力组件(3)与待测旋翼(8)之间，采用轴承组件(7)径向支撑。3.根据权利要求1所述的一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，其特征在于，还包括轴组件(5)，轴组件(5)包括电机轴(51)和旋翼轴(52)，电机轴(51)和旋翼轴(52)分别与扭矩传感器(42)的两端通过联轴节(6)相连。4.根据权利要求3所述的一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，其特征在于，电机轴(51)为光轴，通过弹性联轴节(61)与扭矩传感器(42)的下端相连。5.根据权利要求3或4所述的一种低密度环境下单旋翼气动特性测试装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家宝，李向征，张伟，张秋实，刘泓杉，黄浩，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：