【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及旋翼飞行器重心测量，具体是一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法。
技术介绍
1、旋翼飞行器的重心位置是影响飞行安全的重要因素。目前，测量旋翼飞行器重心位置的方法有悬挂法和力矩平衡法等多种。一般大型的物体测重心，力矩平衡法是现在最常见的方法。
2、悬挂法需要多次改变悬挂点，操作较为复杂，且适合于薄板状的物体，不规则的物体测得的物体重心位置误差较大。
3、力矩平衡法一般采用的是悬挂式、称重平台法和千斤顶式。它们根据多个支撑点的测力传感器感知力的大小，根据对力对重心的合力矩为零，得到重心的位置。测量出的垂向重心位置具有相对较大的误差，且造成测量误差的因素较多，主要包含前后点的纵向间距、称重仪器的精确度以及后点的高度等。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的装置及方法，通过使用高精度的六分量天平得到旋翼飞行器的重量和相对准确的天平姿态角，根据力矩是力与力臂的叉乘求得旋翼飞行器的重心位置，提高测量结果的精度和测量效率。
2、本专利技术提供了一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的装置，包括试验架以及设置在试验架上的六分量天平，所述六分量天平包括浮动框、固定框、弹性连杆和悬臂梁，所述固定框下方与试验架连接，试验架包含有滚转角调节装置和俯仰角调节装置，固定框四周分布有悬臂梁，悬臂梁上方通过弹性连杆连接有浮动框，浮动框通过机体连接件连接有旋翼飞行器；所述悬臂梁上贴有应变片，应变片通过桥接电路和接口
3、所述俯仰角调节装置的俯仰角调节范围为-10°～10°，滚转角调节装置的滚转角调节范围为-5°～5°。
4、本专利技术还提供了一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，包括以下步骤：
5、1)测得机体连接件的重量gl；
6、2)得到机体连接件不同天平姿态角下的力和力矩：通过试验架调节天平姿态角，得到机体连接件不同天平姿态角下的力和力矩，计算公式为：
7、
8、式中，θ为天平相对于地面的俯仰角，γ为天平相对于地面的滚转角，glcx,glcy,glcz为不同姿态角时天平各个分量力大小；
9、由于力臂矩阵为反对称矩阵，因此只有一组试验数据得不到重心位置，需要增加一组数据作为补充方程，调节天平姿态角过程中至少获得天平相对于地面的两组不同的俯仰角或者滚转角；为了提高数据可信度，调节天平姿态角过程中可以进行四组试验，前两组只改变俯仰角，第三组只改变滚转角，最后一组进行验证，在第三组的基础上改变俯仰角，反求出天平上的力和力矩，记录下每一组的天平姿态角；
10、3)得到机体连接件和旋翼飞行器的重量g；
11、4)得到机体连接件和旋翼飞行器与所述步骤2)一样的天平姿态角下的力和力矩；
12、5)求得旋翼飞行器的重量gb和重心xb,yb,zb；
13、gb＝g-gl
14、mb＝m-ml
15、
16、式中，mb为机体对天平的合力矩,m为机体和机体连接件对天平的合力矩,ml为机体连接件对天平的力矩，fbx,fby,fbz分别为飞行器重力在天平上的分力，mbx,mby,mbz分别为飞行器重力对天平中心的分力矩，xb,yb,zb分别为飞行器在天平坐标系下的重心位置。
17、步骤1)所述机体连接件的重量gl计算公式为：
18、
19、式中，glx,gly,glz分别为六分量天平测得机体连接件的三个正交力。
20、步骤3)具体过程如下：将旋翼飞行器固定在机体连接件上，按照步骤1)进行操作，不对天平进行调平，读取天平的各个分量力和力矩，得到机体连接件和旋翼飞行器的重量g。
21、步骤4)具体过程如下：调节天平姿态角，天平姿态角的大小与步骤2)相同，得到机体和机体连接件的重量g，以及其在不同天平姿态角下的力和力矩。
22、本专利技术有益效果在于：
23、1)本专利依靠于高精度的六分量天平进行测量，可以得到精度较高的力和力矩；
24、2)天平姿态角可以通过六分量天平求得，代替了测量角度的仪器，造成误差因素较少，可以在一定程度上减小误差。
25、3)有效的解决了旋翼飞行器垂向距离误差较大的问题。提高测量结果的精度。
26、4)测量系统组成简单，测量方法操作简单，可以减小试验的工作量，提高效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的装置，其特征在于：包括试验架以及设置在试验架上的六分量天平，所述六分量天平包括浮动框、固定框、弹性连杆和悬臂梁，所述固定框下方与试验架连接，所述试验架包含有滚转角调节装置和俯仰角调节装置，固定框四周分布有悬臂梁，悬臂梁上方通过弹性连杆连接有浮动框，浮动框通过机体连接件连接有旋翼飞行器；所述悬臂梁上贴有应变片，应变片通过桥接电路和接口与外接数据采集系统相连。
2.根据权利要求1所述的六分量天平测量旋翼飞行器重心的装置，其特征在于：所述俯仰角调节装置的俯仰角调节范围为-10°～10°，滚转角调节装置的滚转角调节范围为-5°～5°。
3.一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，其特征在于包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，其特征在于：步骤1)所述机体连接件的重量GL计算公式为：
5.根据权利要求3所述的六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，其特征在于：步骤3)具体过程如下：将旋翼飞行器固定在机体连接件上，按照步骤1)进行操作，不对天平进行调平，读取天平的各个分量力
6.根据权利要求3所述的六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，其特征在于：步骤4)具体过程如下：调节天平姿态角，天平姿态角的大小与步骤2)相同，得到机体和机体连接件的重量G，以及其在不同天平姿态角下的力和力矩。
7.根据权利要求3所述的六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，其特征在于：所述调节天平姿态角过程中进行四组试验，前两组只改变俯仰角，第三组只改变滚转角，最后一组进行验证，在第三组的基础上改变俯仰角，反求出天平上的力和力矩，记录下每一组的天平姿态角。
...【技术特征摘要】
1.一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的装置，其特征在于：包括试验架以及设置在试验架上的六分量天平，所述六分量天平包括浮动框、固定框、弹性连杆和悬臂梁，所述固定框下方与试验架连接，所述试验架包含有滚转角调节装置和俯仰角调节装置，固定框四周分布有悬臂梁，悬臂梁上方通过弹性连杆连接有浮动框，浮动框通过机体连接件连接有旋翼飞行器；所述悬臂梁上贴有应变片，应变片通过桥接电路和接口与外接数据采集系统相连。
2.根据权利要求1所述的六分量天平测量旋翼飞行器重心的装置，其特征在于：所述俯仰角调节装置的俯仰角调节范围为-10°～10°，滚转角调节装置的滚转角调节范围为-5°～5°。
3.一种六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，其特征在于包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的六分量天平测量旋翼飞行器重心的方法，其特征在于：步骤1)所...
【专利技术属性】
技术研发人员：石闯林，陈仁良，叶毅，谢鑫，祁辉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。