电动旋翼构型特性多功能试验台及其测试系统

专利2026-04-03  15


本发明涉及旋翼测试,更具体的说是涉及一种电动旋翼构型特性多功能试验台。


背景技术:

1、目前,随着飞行器的发展,飞行器的样式也有着众多的改变,其中倾转旋翼成为了相对固定翼飞行器在起飞和着陆时能够更加的高效,但是由于倾转旋翼需要控制旋翼进行角度的倾转调节,对此倾转旋翼的性能需要经过严格的生产测试,以使在俯仰或偏航控制时能够保持整体结构的稳定,不易出现受力不均与造成机体晃动等问题。

2、现有公告号为:cn111516903b的发明专利一种倾转旋翼无人机测试台架,底部型材呈十字形结构,立柱的下端可拆卸设置在底部型材的中部,立柱的上端可拆卸连接有横向设置的顶部型材,倾转轴的一端固定在顶部型材的上方,倾转轴的另一端转动连接有两个机座固定板,两个机座固定板通过电机座连接,电机座上背离倾转轴的表面上固定有驱动电机,驱动电机的输出轴固定有螺旋桨,舵机固定在其中一个机座固定板上,舵机的输出轴通过摆动组件与倾转轴连接,舵机的输出轴带动机座固定板绕倾转轴转动。

3、现有技术虽然公开了倾转旋翼无人机测试台架,对倾转旋翼进行飞行模拟测试,以获得倾转控制时的数据,但是现有技术中的测试台架结构较为单一,并不能充分的模拟旋翼在俯仰或偏航时对旋翼进行倾转时真实的受力情况或其他的物理性能。对此本发明提供一种旋翼构型特性的多功能试验台。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种电动旋翼构型特性多功能试验台,具有充分模拟旋翼在不同飞行姿态下的真实受力情况和其他的物理性能。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:

3、一种电动旋翼构型特性多功能试验台,包括台架基座、台架平台和倾转机构,

4、所述台架平台与所述台架基座转动连接,所述倾转机构设置于台架平台上,所述倾转机构上还连接有倾转旋翼,所述台架基座用于控制台架平台旋转和俯仰转动调节;

5、所述倾转机构用于控制倾转旋翼模拟倾转,以调节倾转旋翼的角度,并模拟飞行器在俯仰状态、静态或动态飞行时的气动特性和模拟飞行器飞行过程的姿态。

6、作为本发明的进一步改进,所述台架基座包括底座、支柱和电推杆,所述底座与所述支柱之间连接有转动机构,所述转动机构包括伺服电机、行星减速器和蜗轮蜗杆机构,所述底座上设置有座体,所述座体内设置有蜗轮件,所述蜗轮件与支柱连接,所述行星减速器设置于座体上,所述行星减速器的输入轴同轴固定连接伺服电机,所述行星减速器的输出轴同轴固定连接蜗杆,所述蜗杆与蜗轮件啮合。

7、作为本发明的进一步改进,所述倾转机构包括固定梁、加固管、c型梁、电调安装座、倾转舵机和舵机摇臂,所述固定梁与旋翼固定管连接,所述加固管设置于固定梁上,所述加固管和固定梁之间还连接有加强筋,所述加固管远离加固管的一端连接电调安装座,所述电调安装座包括电调安装座一和电调安装座二,所述电调安装座一和电调安装座二用于安装电调,所述c型梁位于加固管背离加强筋的一侧,并用于连接加固管和固定梁。

8、作为本发明的进一步改进,所述c型梁上还设置有倾转舵机安装座,所述倾转舵机安装于倾转舵机安装座上,所述倾转舵机紧固座用于与倾转电机安装座连接并用于将倾转舵机固定于倾转舵机安装座上,所述倾转舵机上还设置有轴承座,所述轴承座上设置有轴承和用于固定轴承的卡箍。

9、作为本发明的进一步改进,所述轴承的轴线位置设置有倾转轴,所述倾转舵机用于带动倾转轴转动,所述倾转轴的轴端部连接舵机摇臂,所述舵机摇臂包括舵机摇臂一和舵机摇臂二,所述舵机摇臂一与倾转轴连接,所述舵机摇臂一和舵机摇臂二上分别连接有球头拉杆,所述舵机摇臂一和舵机摇臂二之间的球头拉杆上分别连接有舵机拉杆。

10、作为本发明的进一步改进,所述倾转旋翼包括倾转连接板、电机连接件、电机、桨毂和旋翼,倾转连接板与倾转轴连接,倾转连接板中还设置有用于连接电机的钢轴,所述电机上还连接有六分量天平,所述钢轴与电机连接件连接,所述电机通过电机连接件加固与倾转连接板的连接,所述电机的输出端连接桨毂,所述桨毂和旋翼之间设置有桨毂轴承,所述桨毂轴承与桨毂连接,所述桨毂轴承与桨毂之间还设置有调整圈。

11、作为本发明的进一步改进,所述桨毂轴承背离桨毂的一侧连接有桨夹,所述桨夹与旋翼之间还设置有止推轴承,所述止推轴承与旋翼之间设置有垫片,所述止推轴承与桨夹之间还设置有调整片,所述桨毂与桨夹之间还设置有拉杆球头扣,所述拉杆球头扣与桨毂和桨夹连接,所述拉杆球头扣上连接有变距拉杆,所述变距拉杆远离拉杆球头扣的一端连接有变距拉杆铰,所述变距拉杆铰背离变距拉杆的一侧与桨毂的底部连接,所述变距拉杆铰与桨毂连接处设置有变距拉杆铰轴承,所述变距拉杆铰接轴承与桨毂之间设置有挡圈,所述变距拉杆铰接轴承与挡圈之间还设置有轴套,所述桨毂在变距拉杆的作用下调节旋翼的倾转角度。

12、作为本发明的进一步改进,所述桨毂背离电机的一侧设置有用于驱动变距拉杆的舵机,所述电机上还设置有固定环基座,所述固定环基座和电机之间形成有活动空间,所述桨毂和桨夹设置于活动空间内,所述桨毂与固定环基座之间还设置有桨毂轴承,所述桨毂轴承用于减小桨毂转动时的摩擦力,所述桨毂轴承背离桨毂的一侧设置有桨毂轴承盖,所述桨毂轴承盖背离桨毂轴承的一侧设置有旋转环盖板,所述旋转环盖板和固定环基座之间还设置有轴承,以及用于固定所述轴承的固定环轴承座。

13、作为本发明的进一步改进,所述固定环轴承座和旋转环盖板之间还设置有轴承,所述轴承与固定环基座之间设置有旋转环,所述旋转环与固定环基座之间设置有用于减小旋转环转动摩擦力的球头。

14、作为本发明的进一步改进,电动旋翼构型特性多功能试验台的测试系统,应用于电动旋翼构型特性多功能试验台:

15、包括飞行动力学模块、传感器模块、仿真模型集成模块、测试实例模块和数据分析模块,上述五个模块构成闭环数据流,且所述飞行动力学模块、传感器模块、仿真模型集成模块及测试实例模块均运行在实时嵌入式单片机中;

16、所述测试实例模块生成激励信号发送给待测飞行控制器;

17、所述仿真模型集成模块将待测飞行控制器的控制信号发送至飞行动力学模块;

18、所述飞行动力学模块产生多旋翼飞行器角运动和线运动信息并发送至传感器模块;

19、所述传感器模块将带有噪声的飞行器角运动和线运动信息发送至飞行控制器;

20、所述数据分析模块接受待测飞行控制器反馈的期望信号和反馈信号。

21、本发明的有益效果:

22、通过电动旋翼构型特性多功能试验台主要由立柱、台架、旋翼系统、偏航操纵机构和俯仰操纵机构组成。该多功能试验台可测量不同旋翼数量、不同前后间距、不同左右间距、不同高度间距、不同飞行姿态下单个旋翼及多个旋翼间气动特性。旋翼系统可以实现周期变距和总距的调节,倾转机构实现旋翼系统水平与竖直状态切换,整个倾转旋翼系统可以延横梁、纵梁和竖梁实现空间位置的变换。通过蜗轮蜗杆机构实现偏航角度调整,通过电动推杆实现试验台俯仰方向角度调整。

23、旋翼系统主要由变距机构和倾转机构组成,位于外侧被安装在上,并通过一系列推拉杆与安装在旋翼顶部的相连,同桨叶的变距摇臂之间有固定长度的拉杆相连,因此,通过的变化控制的倾斜实现桨叶周期变距,沿着向上或向下移动实现总距调节。旋翼系统的倾转主要通过倾转舵机的转动使舵机摇臂二随之变化,通过舵机摇臂一和舵机摇臂二使舵机摇臂相应转动,倾转轴随舵机摇臂转动而转动,从而带动旋翼系统的倾转。

24、多功能试验台采用模块化设计方式,便于拆卸、组装和调试,可以根据试验要求测量不同数量和不同空间位置旋翼的气动特性。各旋翼系统通过螺钉与台架连接,均可方便拆卸和安装。同时,试验台除具有变距和倾转功能外,各旋翼系统之间的横向间距、纵向间距及高低位置均可根据试验要求调节。


技术特征:

1.一种电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:包括台架基座、台架平台和倾转机构,

2.根据权利要求1所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述台架基座包括底座(68)、支柱(62)和电推杆(64),所述底座(68)与所述支柱(62)之间连接有转动机构,所述转动机构包括伺服电机(67)、行星减速器(66)和蜗轮蜗杆机构(65),所述底座(68)上设置有座体,所述座体内设置有蜗轮件,所述蜗轮件与支柱(62)连接,所述行星减速器(66)设置于座体上,所述行星减速器(66)的输入轴同轴固定连接伺服电机(67),所述行星减速器(66)的输出轴同轴固定连接蜗杆,所述蜗杆与蜗轮件啮合。

3.根据权利要求2所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述倾转机构包括固定梁(36)、加固管(38)、c型梁(39)、电调安装座、倾转舵机(44)和舵机摇臂(31),所述固定梁(36)与旋翼(13)固定管连接,所述加固管(38)设置于固定梁(36)上,所述加固管(38)和固定梁(36)之间还连接有加强筋(37),所述加固管(38)远离加固管(38)的一端连接电调安装座,所述电调安装座包括电调安装座一(40)和电调安装座二(41),所述电调安装座一(40)和电调安装座二(41)用于安装电调(42),所述c型梁(39)位于加固管(38)背离加强筋(37)的一侧,并用于连接加固管(38)和固定梁(36)。

4.根据权利要求3所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述c型梁(39)上还设置有倾转舵机(44)安装座,所述倾转舵机(44)安装于倾转舵机(44)安装座上,所述倾转舵机(44)紧固座用于与倾转电机(5)安装座连接并用于将倾转舵机(44)固定于倾转舵机(44)安装座上,所述倾转舵机(44)上还设置有轴承座(46),所述轴承座(46)上设置有轴承(48)和用于固定轴承(48)的卡箍(47)。

5.根据权利要求4所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述轴承(48)的轴线位置设置有倾转轴(49),所述倾转舵机(44)用于带动倾转轴(49)转动,所述倾转轴(49)的轴端部连接舵机摇臂(31),所述舵机摇臂(31)包括舵机摇臂一(50)和舵机摇臂二(51),所述舵机摇臂一(50)与倾转轴(49)连接,所述舵机摇臂一(50)和舵机摇臂二(51)上分别连接有球头拉杆(52),所述舵机摇臂一(50)和舵机摇臂二(51)之间的球头拉杆(52)上分别连接有舵机拉杆(53)。

6.根据权利要求5所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述倾转旋翼(13)包括倾转连接板(2)、电机连接件(4)、电机(5)、桨毂(6)和旋翼(13),倾转连接板(2)与倾转轴(49)连接,倾转连接板(2)中还设置有用于连接电机(5)的钢轴(1),所述电机(5)上还连接有六分量天平(3),所述钢轴(1)与电机连接件(4)连接,所述电机(5)通过电机连接件(4)加固与倾转连接板(2)的连接,所述电机(5)的输出端连接桨毂(6),所述桨毂(6)和旋翼(13)之间设置有桨毂轴承(8),所述桨毂轴承(8)与桨毂(6)连接,所述桨毂轴承(8)与桨毂(6)之间还设置有调整圈(7)。

7.根据权利要求6所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述桨毂轴承(8)背离桨毂(6)的一侧连接有桨夹(9),所述桨夹(9)与旋翼(13)之间还设置有止推轴承(11),所述止推轴承(11)与旋翼(13)之间设置有垫片(12),所述止推轴承(11)与桨夹(9)之间还设置有调整片(10),所述桨毂(6)与桨夹(9)之间还设置有拉杆球头扣(19),所述拉杆球头扣(19)与桨毂(6)和桨夹(9)连接,所述拉杆球头扣(19)上连接有变距拉杆(18),所述变距拉杆(18)远离拉杆球头扣(19)的一端连接有变距拉杆铰(17),所述变距拉杆铰(17)背离变距拉杆(18)的一侧与桨毂(6)的底部连接,所述变距拉杆铰(17)与桨毂(6)连接处设置有变距拉杆铰轴承(15),所述变距拉杆铰(17)接轴承(48)与桨毂(6)之间设置有挡圈(14),所述变距拉杆铰轴承(15)与挡圈(14)之间还设置有轴套(16),所述桨毂(6)在变距拉杆(18)的作用下调节旋翼(13)的倾转角度。

8.根据权利要求7所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述桨毂(6)背离电机(5)的一侧设置有用于驱动变距拉杆(18)的舵机(32),所述电机(5)上还设置有固定环基座(28),所述固定环基座(28)和电机(5)之间形成有活动空间,所述桨毂(6)和桨夹(9)设置于活动空间内,所述桨毂(6)与固定环基座(28)之间还设置有桨毂轴承(8),所述桨毂轴承(8)用于减小桨毂(6)转动时的摩擦力,所述桨毂轴承(8)背离桨毂(6)的一侧设置有桨毂轴承盖(21),所述桨毂轴承盖(21)背离桨毂轴承(8)的一侧设置有旋转环盖板(22),所述旋转环盖板(22)和固定环基座(28)之间还设置有轴承(48),以及用于固定所述轴承(48)的固定环轴承座(46)。

9.根据权利要求8所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:所述固定环轴承座(46)和旋转环盖板(22)之间还设置有轴承(48),所述轴承(48)与固定环基座(28)之间设置有旋转环(26),所述旋转环(26)与固定环基座(28)之间设置有用于减小旋转环(26)转动摩擦力的球头(27)。

10.电动旋翼构型特性多功能试验台的测试系统,应用于如权利要求1-9中任意一项所述的电动旋翼构型特性多功能试验台,其特征在于:


技术总结
本发明公开了一种电动旋翼构型特性多功能试验台,其技术方案要点是包括台架基座、台架平台和倾转机构,台架平台与所述台架基座转动连接,倾转机构设置于台架平台上,倾转机构上还连接有倾转旋翼,台架基座用于控制台架平台旋转和俯仰转动调节;倾转机构用于控制倾转旋翼模拟倾转,以调节倾转旋翼的角度,并模拟飞行器在俯仰状态、静态或动态飞行时的气动特性和模拟飞行器飞行过程的姿态。具有充分模拟旋翼在不同飞行姿态下的真实受力情况和其他的物理性能。

技术研发人员:李奥北,朱清华,张觉文
受保护的技术使用者:南京航空航天大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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