[發明專利]多參數飛行測力試驗數據采集系統

有效

• 申請號: 201310676664.5
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103868545A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 劉鵬;馬洪強;王鴻雁
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院;秦皇島市北戴河蘭德科技有限責任公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;張向琨

技術領域

本發明涉及一種數據采集采統，特別涉及一種實時采集飛行器螺旋槳推力及扭矩載荷的多參數飛行測力試驗數據采集系統。

背景技術

近幾十年，航空推進技術已進入噴氣時代，但是這并不意味著螺旋槳已完全退出該領域，恰恰相反，在某些特定的飛行器或飛行空間里卻只能采用螺旋槳作為動力裝置。

目前，大多數高空平臺包括高空飛艇和高空無人機都采用螺旋槳作為其動力裝置，例如：美國的High?Platform等多種高空平臺和太陽神系列飛行器都是采用螺旋槳作為其動力裝置。因此，對螺旋槳氣動性能的研究依然很重要，尤其是對臨近空間飛行器螺旋槳性能的研究是十分必要的。

由于高空大氣密度與地面大氣密度相差較大，對于不具備在地面直接模擬高空低密度大氣環境風洞試驗條件的情形，要開展高空螺旋槳推力及扭矩測量的相關研究工作，只能借助于地面常規密度風洞來進行螺旋槳縮比模型試驗。而高空與地面空氣密度的較大差別是否會對螺旋槳縮比模型地面風洞試驗的結果產生影響，還有待進一步驗證。

由于高空環境與近地面環境大不相同，低氣壓、低溫度、低空氣密度、及重力加速度等因素都會對螺旋槳拉力及扭矩值的測量產生很大的干擾，因此，在進行螺旋槳推力及扭矩測量時，要全面考慮螺旋槳所處環境、螺旋槳實際運動狀態以及螺旋槳姿態對測量結果產生的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多參數飛行測力試驗數據采集系統，在采集螺旋槳推力及扭矩值的同時，還采集螺旋槳所處環境的環境因素以及螺旋槳自身的運動狀態和姿態等數據，用于修正螺旋槳的推力及扭矩測量。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種多參數飛行測力試驗數據采集系統，其包括：推力及扭矩測量模塊，用于測量飛行器螺旋槳的拉力及扭矩值；傾角測量模塊，用于測量螺旋槳在水平與豎直方向上的傾斜角度，以修正螺旋槳自重變化對推力及扭矩測量值產生的影響；加速度測量模塊，用于測量當前螺旋槳的運動狀態，以修正螺旋槳的推力及扭矩值；溫度測量模塊，用于所述推力及扭矩測量模塊采集所處的環境溫度，以在后續數據處理中修正溫度變化對推力及扭矩值所產生的影響；氣壓測量模塊，用于采集當前所處高度下的大氣壓力值，以在后續數據處理中補償大氣壓力值的變化對推力及扭矩值所產生的干擾；主控模塊，與由其進行管理的所述推力及扭矩測量模塊、加速度測量模塊、傾角測量模塊、溫度測量模塊、氣壓測量模塊通信連接。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述推力及扭矩測量模塊包括二分量應變式力傳感器及信號采集電路；所述二分量應變式力傳感器用于測量螺旋槳旋轉時所產生的推力以及扭矩載荷并轉換成電壓信號，供所述信號采集模塊采集。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述信號采集電路自帶基準電壓源，以消除由基準電壓變化帶來的測量誤差。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述傾角測量模塊具有兩個傾角傳感器，兩個所述傾角傳感器中的一只與螺旋槳同軸方向放置，別一只所述傾角傳感器與螺旋槳的軸呈90度放置。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述加速度測量模塊為一三軸加速度傳感器。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，還包括密閉的儀器盒，所述傾角測量模塊、加速度測量模塊、主控模塊均封存于所述儀器盒中，以減小溫度的影響。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述儀器盒中設有溫度控制模塊，所述溫度控制模塊包括加熱裝置以及冷卻裝置，用于將所述儀器盒內的溫度保持在－20℃至+40℃之間。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述主控模塊連接有雙數據存儲模塊，所述存儲模塊采用雙RAM形式，以將所采集的數據進行保存，相互備份。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述主控模塊的時鐘模塊采用獨立電池供電。

在上述采集系統的一種優選實施方式中，所述主控模塊為32位ARM高速處理芯片，且所述主控模塊與所述推力及扭矩信號測量模塊、加速度測量模塊、傾角測量模塊、氣壓測量模塊、溫度測量模塊采用I2C總線方式進行通訊，所述主控模塊與上位飛控計算機、地面計算機采用RS422方式進行數據交換。