[發(fā)明專利]一種檢測旋翼無人機氣動特性的裝置及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710331917.3
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107117331B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李繼宇;朱長威
• 申請（專利權(quán)）人: 安陽全豐航空植保科技股份有限公司
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅偉富

本發(fā)明公開一種檢測旋翼無人機氣動特性的裝置及檢測方法，所述裝置包括檢測臺、檢測臺機架、設(shè)置在檢測臺機架上端的槳轂、設(shè)置在槳轂上的無刷電機、用于調(diào)節(jié)槳轂俯仰位置且固定在檢測臺機架上的舵機、待檢測旋翼以及用于安裝旋翼的旋翼安裝架。通過本發(fā)明的旋翼無人機氣動特性檢測裝置能夠?qū)崟r檢測出無人機旋翼在不同參數(shù)下的預(yù)轉(zhuǎn)升力等氣動特性，通過氣動特性檢測方法可以測得并推算出無人機旋翼轉(zhuǎn)速、槳距角、前傾角等旋翼運動參數(shù)與旋翼預(yù)轉(zhuǎn)升力擬合的二次回歸方程，最后得到旋翼預(yù)轉(zhuǎn)消耗功率與旋翼運動參數(shù)擬合的二次回歸方程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機能源效率提升與氣動布局優(yōu)化的裝置和方法，具體涉及一種檢測旋翼無人機氣動特性的裝置及檢測方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)植保靠人工攜帶農(nóng)藥噴霧器完成作業(yè)，勞動強度大，作業(yè)成本高，農(nóng)藥等資源利用率低，作業(yè)人員中毒幾率大，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。而無人機航空植保作業(yè)飛行高度低、藥物漂移量少、靈活性高，現(xiàn)在越來越受到政府與百姓的青睞。無人旋翼機的旋翼通過相對來流作用進行自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生升力，具有載重量大、低空性強、造價低廉、結(jié)構(gòu)簡單、操控便捷、故障率低、安全性高等特點，因此無人旋翼機更能適應(yīng)農(nóng)業(yè)航空植保作業(yè)要求。旋翼作為主要的升力面，為旋翼機飛行及載重作業(yè)提供足夠的升力，所以研究旋翼系統(tǒng)在不同工作狀況下的氣動特性意義重大。旋翼機在起飛之前需要在地面進行預(yù)轉(zhuǎn)，為其起飛提供更多的能量和升力用于實現(xiàn)跳飛。旋翼自轉(zhuǎn)時產(chǎn)生一定的升力，同時也會產(chǎn)生功率消耗，合理的工作參數(shù)對于預(yù)轉(zhuǎn)升力的提升以及消耗功率的減小具有重要作用，因此有必要對旋翼進行預(yù)轉(zhuǎn)試驗研究，為尋求合理的工作參數(shù)組合和預(yù)轉(zhuǎn)動力電機的選型提供依據(jù)。研究旋翼機旋翼系統(tǒng)氣動特性對于無人旋翼機后期研制開發(fā)和其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用具有重要意義。

隨著國家農(nóng)業(yè)部提倡研發(fā)高效精準(zhǔn)環(huán)保多功能農(nóng)田作業(yè)裝備，越來越多的公司著手研發(fā)農(nóng)用無人機，導(dǎo)致市面上出現(xiàn)了大量不同類型，不同參數(shù)的農(nóng)用無人機，同時一些農(nóng)用無人機的弊端和缺點也漸漸的暴露出來，其中旋翼式無人機氣動布局不合理導(dǎo)致無人機操控難度加大，飛行不穩(wěn)定而墜機，及易造成財產(chǎn)損失和危害操控員的生命安全。因此，研究旋翼無人機氣動特性及氣動布局優(yōu)化能夠降低無人機操控難度，提高無人機飛行穩(wěn)定性，同時大大降低無人機墜機風(fēng)險，保障作業(yè)人員財產(chǎn)及生命安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測旋翼無人機氣動特性的裝置及檢測方法，通過旋翼無人機氣動特性檢測裝置能夠?qū)崟r檢測出無人機旋翼在不同參數(shù)下的預(yù)轉(zhuǎn)升力等氣動特性，通過氣動特性檢測方法可以測得并推算出無人機旋翼轉(zhuǎn)速、槳距角、前傾角等旋翼運動參數(shù)與旋翼預(yù)轉(zhuǎn)升力擬合的二次回歸方程，最后得到旋翼預(yù)轉(zhuǎn)消耗功率與旋翼運動參數(shù)擬合的二次回歸方程。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種檢測旋翼無人機氣動特性的裝置，包括檢測臺、檢測臺機架、設(shè)置在檢測臺機架上端的槳轂、設(shè)置在槳轂上的無刷電機、用于調(diào)節(jié)槳轂俯仰位置且固定在檢測臺機架上的舵機、待檢測旋翼以及用于安裝旋翼的旋翼安裝架；其中：

所述槳轂包括由無刷電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸、與檢測臺機架連接的下連接座、以轉(zhuǎn)動連接結(jié)構(gòu)連接在下連接座上并可相對下連接座作俯仰轉(zhuǎn)動的上連接座，其中，所述無刷電機固定在上連接座上，所述旋轉(zhuǎn)軸通過轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)設(shè)置在上連接座上；所述舵機的動力輸出軸通過可驅(qū)動所述上連接座作俯仰運動的傳動機構(gòu)與上連接座連接；

所述旋翼安裝架包括用于與旋轉(zhuǎn)軸上端固定連接的中間連接件以及通過水平轉(zhuǎn)軸連接在中間連接件兩端的旋翼安裝片，所述旋轉(zhuǎn)軸的上端固定連接在中間連接件的中部，所述旋翼連接在旋翼安裝片上；

所述檢測臺機架通過拉壓力傳感器與檢測臺連接，該拉壓力傳感器與拉壓力顯示儀表連接；所述檢測臺上設(shè)有用于為無刷電機和舵機供電的動力電池以及用于接收信號并控制無刷電機和舵機工作的信號接收機，所述無刷電機與電子調(diào)速器連接，所述動力電池與無刷電機之間設(shè)有電流電壓表；所述槳轂上設(shè)有用于檢測旋翼轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器，該霍爾傳感器與智能轉(zhuǎn)速表連接。