[發明專利]一種高效的飛機質量特性測量方法

有效

• 申請號: 201811439002.5
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109606732B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 張永亮;李寶海;陶軍;王鵬輝;于瑾;崔洪偉;韋冰峰
• 申請（專利權）人: 北京強度環境研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12;B64F5/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高效的無人機質量特性測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，測量質心坐標：

1)將無人機機身調整到機身的xz坐標平面平行于地面的狀態；

2)在前后起落架上布置三個承重傳感器，測量承重傳感器的輸出和承重傳感器的空間坐標，基于三點法測量無人機質心xz坐標，

3)降低或提高后起落架高度，z軸與地面平行；在前后起落架布置三個承重傳感器，測量承重傳感器的輸出和承重傳感器的xz空間坐標及無人機的x軸與地面夾角，得到y軸質心坐標；再利用三角函數關系計算出質心的高度坐標；

步驟2、測量轉動慣量，包括以下步驟：

1)對彈性元件進行剛度標定；

2)安裝傾角傳感器和加速度傳感器；

3)將無人機調整到機身的的xz坐標平面平行于地面；

4)在后起落架處安裝俯仰自由度定軸旋轉工裝，在前起落架安裝彈性元件，然后基于彈簧單擺自由衰減振動法，得到被測體繞其質心的轉動慣量；

5)測量彈性元件和定軸旋轉工裝旋轉軸的空間位置坐標；

6)當無人機穩定靜止不動后，通過施加初始位移或是人工定頻激振后，記錄自由衰減振動信號；

7)假設邊界剛度為K₀，通過兩組彈性元件測量結果，建立兩組方程，根據已知的彈性元件剛度K₁和K₂，求得K₀，然后得到被測體的等效剛度系數K；

8)讀取振動周期代入公式計算得到俯仰轉動慣量測量結果，然后通過平行軸移軸定理，得到繞質心轉動慣量測量結果；

9)將后起落架處的俯仰方向定軸旋轉工裝調整為滾轉定軸旋轉工裝；

10)在前起落架安裝滾轉狀態彈性元件，并測量彈性元件和定軸旋轉工裝旋轉軸的空間位置坐標，等被測體穩定靜止不動后，通過施加初始位移或是人工定頻激振后，記錄被測體的自由衰減振動信號；

11)假設邊界剛度為K₀，通過兩組彈性元件測量結果，建立兩組方程，根據已知的彈性元件剛度K₁和K₂，求得K₀，然后得到被測體的等效剛度系數K；

12)通過讀取振動周期代入公式計算得到滾轉自由度轉動慣量測量結果，然后通過平行軸移軸定理，得到繞質心轉動慣量測量結果；

13)將后起落架處的滾轉自由度定軸旋轉工裝調整為定軸偏航旋轉工裝，利用吊鉤和鋼絲繩將前起落架吊起一定高度；

14)在前起落架的質心高度安裝偏航狀態彈性元件，測量彈性元件和定軸偏航旋轉工裝旋轉軸的空間位置坐標；等被測體穩定靜止不動后，通過施加初始位移或是人工定頻激振后，記錄被測體的自由衰減振動信號，通過讀取振動周期代入公式計算得到滾轉自由度轉動慣量測量結果，然后通過平行軸移軸定理，得到繞質心轉動慣量測量結果。

2.根據權利要求1所述的一種高效的無人機質量特性測量方法，其特征在于：

步驟1中，三點法測量試驗件的質心的方法為在一個平面內選取三個測量點并記錄三個測量點的坐標位置，在三個測量點布置稱重傳感器，用稱重傳感器懸吊起工裝和試驗件，得到三個測量點的稱重傳感器的讀數，計算試驗件的質量和質心位置。

3.根據權利要求2所述的一種高效的無人機質量特性測量方法，其特征在于：計算試驗件的質量和質心位置的公式采用：

4.根據權利要求1所述的一種高效的無人機質量特性測量方法，其特征在于：

步驟1中降低或提高后起落架高度，使無人機的x軸與地面夾角為10度。

5.根據權利要求1所述的一種高效的無人機質量特性測量方法，其特征在于：

步驟2中自由衰減振動法測量繞轉動慣量的方法為：

建立微幅振動條件下的振動微分方程，可得到被測體的振動周期為：

通過振動周期T，計算被測體的轉動慣量，根據平行移軸定理，可計算出被測體繞其質心的轉動慣量。