测试多自由度振动的旋翼台架系统及方法与流程

本发明涉及飞行器旋翼试验，特别涉及一种测试多自由度振动的旋翼台架系统及方法。

背景技术：

1、国内低空通航发展势头迅猛，从娱乐航拍到植保、物流、载人等应用，飞行器的旋翼尺寸越来越大，旋翼的摆振、扭转现象越来越明显，对无人机的飞行影响也越来越大。大直径的旋翼在前飞时的振动问题较为明显，现有台架仅能测试拉力和扭矩，不能评价振动情况，需要一种能够测试多自由度振动的旋翼台架。

技术实现思路

1、本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种测试多自由度振动的旋翼台架系统及方法，能够测量六力素和旋翼不同角度下的振动，实现综合评价大直径旋翼的性能。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种测试多自由度振动的旋翼台架系统，包括可旋转支架单元、六分量天平、滑环和传感器；

4、所述可旋转支架单元，用于固定待测旋翼，并在竖直和水平两种模式下切换和调节旋翼角度；

5、所述六分量天平，用于测量和记录待测旋翼的三个方向的力和三个方向的力矩；

6、所述滑环，用于为所述传感器供电和传输数据；

7、所述传感器，用于测量旋翼桨叶的三个方向的振动；

8、所述六分量天平、滑环设置在可旋转支架的顶端，旋翼设置在六分量天平之上，所述传感器设置在旋翼桨叶上。

9、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述可旋转支架单元包括第一立杆、第二立杆、可旋转支架；

10、所述旋转支架中部通过铰链连接在所述第一立杆顶部，所述可旋转支架以所述铰链为中心在设定角度范围内旋转；

11、所述可旋转支架的一端安装旋翼，另一端安装角度尺；所述第一立杆下部设置竖直限位座，用于旋翼及可旋转支架位于竖直位置或偏离竖直位置一定角度范围时对可旋转支架进行限位固定；

12、所述第二立杆与所述第一立杆平行设置，所述第二立杆顶部设置水平限位座，用于旋翼及可旋转支架位于水平位置或偏离水平位置一定角度范围时对可旋转支架进行限位固定；

13、所述角度尺，用于可旋转支架偏离水平位置或竖直位置的角度测量。

14、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述可旋转支架的顶端固定设备板，用于放置滑环和六分量天平，六分量天平顶部设置电机，所述可旋转支架中部放置数据信号采集器，用于记录旋翼旋转的六力素(三个力和三个力矩)和振动信号；电机旋转带动旋翼和滑环的动环旋转。

15、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，使用u形支架带动滑环的动环旋转。

16、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述角度尺具有两个机械连接接口，分别与所述第一立杆、第二立杆连接，具备水平测试和竖直测试两种状态。

17、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在旋翼的桨叶的前缘和后缘分布设置两排所述传感器，在桨叶的上表面和下表面对称布置。

18、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述传感器为应变片。

19、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每排传感器的数量不小于3个。

20、另一方面，本发明还提供了一种测试多自由度振动的旋翼的方法，所述方法采用上述的测试多自由度振动的旋翼台架系统进行，当旋翼处于水平状态测试模式，所述方法包括：

21、s1、将可旋转支架旋转至水平方向或与水平方向成设定夹角，然后可旋转支架端部的角度尺通过水平限位座固定在第二立杆上，完成可旋转支架和旋翼的固定；

22、s2、接通电源，通过滑环为所述传感器进行供电，电机带动旋翼旋转，六分量天平测量旋翼的三个方向的力及三个方向的力矩，设置在旋翼桨叶上的传感器测量旋翼三个方向的振动，测量数据通过滑环传输至数据信号采集器。

23、如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当旋翼处于竖直状态测试模式，所述方法包括：

24、x1、将可旋转支架旋转至竖直方向或与竖直方向成设定夹角，然后可旋转支架端部的角度尺通过竖直限位座固定在第一立杆上，完成可旋转支架和旋翼的固定；

25、x2、接通电源，通过滑环为所述传感器进行供电，电机带动旋翼旋转，六分量天平测量旋翼的三个方向的力及三个方向的力矩，设置在旋翼桨叶上的传感器测量旋翼三个方向的振动，测量数据通过滑环传输至数据信号采集器。

26、本发明的有益效果为：

27、本发明满足旋翼测量拉力和扭矩的需求基础上，能够测量六力素和旋翼不同角度下的振动，实现综合评价大直径旋翼的性能。

28、本发明适用于不同尺寸的螺旋桨和定距旋翼，能够测量的数据种类全面、测量的数据精度高，自身体积小巧结构简单便于拆卸运输。

技术特征：

1.一种测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，所述系统包括可旋转支架单元、六分量天平、滑环和传感器；

2.如权利要求1所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，所述可旋转支架单元包括第一立杆、第二立杆、可旋转支架；

3.如权利要求2所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，所述可旋转支架的顶端固定设备板，用于放置滑环和六分量天平，六分量天平顶部设置电机，所述可旋转支架中部放置数据信号采集器，用于记录旋翼旋转的力、力矩和振动信号；电机旋转带动旋翼和滑环的动环旋转。

4.如权利要求3所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，采用u形支架，u形支架的上端连接电机输出轴或直接连接旋翼，下端连接滑环的动环；电机旋转带动u形支架旋转，进而带动滑环的动环旋转。

5.如权利要求2所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，所述角度尺具有机械连接接口，分别与所述第一立杆、第二立杆连接，具备水平测试和竖直测试两种状态。

6.如权利要求1所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，在旋翼的桨叶的前缘和后缘分布设置两排所述传感器，且在桨叶的上表面和下表面对称布置。

7.如权利要求1或6所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，所述传感器为应变片。

8.如权利要求6所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统，其特征在于，每排传感器的数量不小于3个。

9.一种测试多自由度振动的旋翼的方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-8任一项所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统进行，当旋翼处于水平状态测试模式，所述方法包括：

10.一种测试多自由度振动的旋翼的方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-8任一项所述的测试多自由度振动的旋翼台架系统进行，当旋翼处于竖直状态测试模式，所述方法包括：

技术总结
本发明涉及飞行器旋翼试验技术领域，提供了一种测试多自由度振动的旋翼台架系统及方法，所述系统包括可旋转支架单元、六分量天平、滑环和传感器；可旋转支架单元用于固定待测旋翼，在竖直和水平两种模式下切换和调节旋翼角度；六分量天平测量待测旋翼的力和力矩；滑环为系统供电和传输数据；传感器测量旋翼桨叶三个方向的振动；六分量天平、滑环设置在可旋转支架的顶端，旋翼设置在六分量天平之上，传感器设置在旋翼上。本发明结构简单，适配多种旋翼和电机，能够测试水平飞行的螺旋桨和垂直飞行的定距旋翼的拉力和扭矩，配合风洞或车载吹风能测试不同前倾角下的多自由度振动，在大载重无人机和载人飞行器的旋翼性能测试方向具有广泛应用前景。

技术研发人员：毕培信,翁楠旋,刘泽峰,林希元,郭启越
受保护的技术使用者：航天时代飞鹏有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4