CN105819000B - 无人机动力系统多功能试验台及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机动力系统多功能试验台，在底座上通过立柱连接安装板，安装板通过滑轨与试验平台连接，在试验平台的一端设有安装座，试验平台的另一端连接拉压测试装置；在安装板下方的空腔内设有电动力系统和喷气动力系统；在安装板的上方设有活塞动力系统。该试验台能够适应于不同动力系统，覆盖较大的动力系统功率范围，能够进行多种试验测试项目，能够进行多种数据的采集和综合处理，同时采用模块化设计，制造成本低。

Description

无人机动力系统多功能试验台及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种无人机动力系统多功能试验台及其试验方法，用于完成小型无人机及航模飞机各类动力系统的多种试验和测试。

背景技术

无人机和航模飞机动力系统试验台是一种较为重要的试验设备，在飞机研制或试制/组装过程中，需要对动力系统进行一些测试和试验，获得动力系统的一些试验参数和特性，验证可靠性和各种性能。

国内外有一些研制和生产小型无人机和航模飞机动力系统试验台的专业化企业，如美国PSPMtg.公司等。PSP公司的系列小型活塞发动机试验台广泛使用。但其功能比较单一，不能进行螺旋桨拉力和扭矩测量等项目。

现有小型无人机和航模飞机动力系统试验台存在一些问题，主要问题是通用性较差，一般仅能用于常规活塞动力（活塞发动机-螺旋桨）、电动力系统（电动机-螺旋桨）和喷气动力系统（微型喷气发动机）中的某一类，并且覆盖动力系统功率/推力范围较小，测试和试验项目有限，功能单一。由此造成的问题是用户需要配置多种类型、多种规格和适用于不同试验项目的试验台，使用不便，且浪费资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无人机动力系统多功能试验台，该试验台能够适应于不同动力系统，覆盖较大的动力系统功率范围，能够进行多种试验测试项目，能够进行多种数据的采集和综合处理，同时采用模块化设计，制造成本底。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种无人机动力系统多功能试验台，在底座上通过立柱连接安装板，安装板通过滑轨与试验平台连接，在试验平台的一端设有安装座，试验平台的另一端连接拉压测试装置；在安装板下方的空腔内设有电动力系统和喷气动力系统；在安装板的上方设有活塞动力系统。

所述的拉压装置结构为，在底座上通过承载柱连接辅助板，在辅助板和试验平台的端部设有位置对应的双耳片接头，双耳片接头之间设有通过拉杆连接水平设置的拉压力测量装置。

所述的活塞动力系统结构为，在试验平台上安装高度可调的油箱底座，油箱底座的侧端设有宽度可调的压紧组件；在油箱底座的外部设有与试验平台连接的油门调节手柄组件。

所述的安装座内表面设有扭矩测量装置，具体结构为：安装座上设有中心通孔，在试验平台上设有与安装座平行的支撑板，支撑板上设有与安装座孔同轴的通孔，在两个通孔内共同设置承载轴，承载轴通过轴承轴向定位在支撑板和安装座上，承载轴的外端伸出支撑板，末端连接连杆支臂，连杆支臂上连接背板，背板上连接拉压力测量装置。

采用无人机动力系统多功能试验台对小型电机螺旋桨试验的方法，包括以下步骤：

1） 动力系统调试：将电机螺旋桨的电机安装在安装座上，并与电动力系统连接，将安装板上的滑轨固定，保证试验平台无相对移动，启动电动力系统并调节电机电量，从而调节电机螺旋桨的技术参数；

2） 螺旋桨拉力试验：将拉压测试装置与试验平台连接，且试验平台与导轨为滑动连接状态；启动电动力系统调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置所得到的读数，即为螺旋桨拉力的值；

3） 螺旋桨扭矩试验：将安装座的后表面设置扭矩测量装置，启动电动力系统，承载轴会发生偏转，通过承载轴上的拉压力测量装置的读数与连杆支臂中两定位圆心的距离即为螺旋桨扭矩的值。

采用无人机动力系统多功能试验台对小型喷气发动机试验的方法，包括以下步骤：

1） 喷气系统调试：将喷气发动机安装在安装座上，并与喷气动力系统连接，将安装板上的滑轨固定，保证试验平台无相对移动，启动喷气动力系统并调节喷气量，从而调节喷气发动机的技术参数；

2） 喷气压力试验：将拉压测试装置与试验平台连接，且试验平台与导轨为滑动连接状态；启动喷气动力系统调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置所得到的读数，即为喷气压力的值。

采用无人机动力系统多功能试验台对小型活塞动力螺旋桨试验的方法，包括以下步骤：

1） 动力系统调试：将活塞发动机安装在安装座上，并与活塞动力系统连接，将安装板上的滑轨固定，保证试验平台无相对移动，启动活塞动力系统并调节油门调节手柄组件，从而调节活塞发动机螺旋桨的技术参数；

2） 螺旋桨拉力试验：将拉压测试装置与试验平台连接，且试验平台与导轨为滑动连接状态；启动活塞动力系统并调节油门调节手柄组件调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置所得到的读数，即为螺旋桨拉力的值；

3） 螺旋桨扭矩试验：将安装座的后表面设置扭矩测量装置，启动活塞动力系统（20），承载轴会发生偏转，通过承载轴上的拉压力测量装置的读数与连杆支臂中两定位圆心的距离即为螺旋桨扭矩的值。

该无人机动力系统多功能试验台采用多种模块式结构应用到试验台上，使试验台实现快速连接，快速试验的目的，同时实现多功能和多用途，用于电动和喷气系统的螺旋桨检测任务。

该拉压装置采用双耳片连接的拉压力测量装置，可以通过螺旋桨的动力带动试验平台沿滑轨移动，并通过拉压测量装置读处拉力的数值。

扭矩测量装置采用两个座体定位承载轴，并通过尾端的拉压测量装置与力臂的值得出扭矩测量值。

采用无人机动力系统多功能试验台对三种不同类型的飞机动力系统进行分别检测，可高效的检测出发动机的各种性能参数。

附图说明

图1为无人机动力系统多功能试验台的结构示意图。

图2为拉压测试装置主视图。

图3为拉压测试装置俯视图。

图4为活塞动力系统结构示意图。

图5为扭矩测量装置结构示意图。

图6为图3的A向视图。

具体实施方式

如图1所示，一种无人机动力系统多功能试验台，在底座1上通过立柱2连接安装板3，安装板3通过滑轨4与试验平台5连接，滑轨4采用标准线性导轨-滑座，其优点是摩擦力小/精度高、承载能力强、维护保障方便；在试验平台5的一端设有安装座6，试验平台5的另一端连接拉压测试装置10；在安装板3下方的空腔内设有电动力系统7和喷气动力系统8，其中电动力系统7和喷气动力系统8为市购产品，主要为发动机提高动力；在安装板3的上方设有活塞动力系统20。所述的拉压装置10结构为，在底座1上通过承载柱11连接辅助板12，在辅助板12和试验平台5的端部设有位置对应的双耳片接头13，双耳片接头13之间设有通过拉杆连接水平设置的拉压力测量装置14，拉压力测量装置14通常采用推拉力计，不仅结构简单，而且成本较低，也可以采用拉力传感器进行精确测量。试验台可采用模块化、通用化、系列化的基本平台结构设计。使用标准线性导轨-滑座、标准工业铝型材等通用零部件，构成功能模块组件，通过快速连接和拆卸装置基座平台顶部制出特定间距和规格的标准T形滑道，平台上安装固定的零部件带有T形块，方形螺母-螺栓连接件，型材套合接头等，进行拼装组合，快速进行构型-测试项目装换。

如图2和图3所示，拉压力测量装置14有多种配置选项，包括指针式拉压力计、数字式拉压力计、拉压力传感器、扭矩传感器-综合数据采集和处理系统等，有较大的成本价格范围，可满足不同用户的要求。

如图4所示，所述的活塞动力系统20结构为，在试验平台5上安装高度可调的油箱底座21，油箱底座21的侧端设有宽度可调的压紧组件22；在油箱底座21的外部设有与试验平台5连接的油门调节手柄组件23。该活塞动力系统用于小型活塞动力发动机，油箱置于可调节的油箱底座21上，再通过压紧组件22定位，保证油箱高度高于活塞动力发动机，同时通过油门调节手柄组件23与活塞动力发动机连接，进行档位的调节。

如图5和图6所示，所述的安装座6内表面设有扭矩测量装置30，具体结构为：安装座6上设有中心通孔，在试验平台5上设有与安装座6平行的支撑板31，支撑板31上设有与安装座6孔同轴的通孔，在两个通孔内共同设置承载轴32，承载轴32通过轴承轴向定位在支撑板31和安装座6上，承载轴32的外端伸出支撑板31，末端连接连杆支臂34，连杆支臂34上连接背板33，背板33上连接拉压力测量装置14。整套系统由两组轴承、安装座和支撑板提供支撑，承载轴能够绕中心线转动，螺旋桨扭矩有末端的连杆支臂平衡。由于系统存在额外的摩擦阻力、安装误差和测量误差，为减少转动时的摩擦力矩误差，可将滚珠轴承更换为止推轴承或圆锥滚子轴承。另外为保证测量精度，也可采用高成本的扭矩传感器系统直接通过联轴器与螺旋桨的安装轴连接。

采用无人机动力系统多功能试验台对小型电机螺旋桨试验的方法，包括以下步骤：

1） 动力系统调试：将电机螺旋桨的电机安装在安装座6上，并与电动力系统7连接，将安装板3上的滑轨4固定，保证试验平台5无相对移动，启动电动力系统7并调节电机电量，从而调节电机螺旋桨的技术参数；

2） 螺旋桨拉力试验：将拉压测试装置10与试验平台5连接，且试验平台5与导轨4为滑动连接状态；启动电动力系统7调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置14所得到的读数，即为螺旋桨拉力的值；

3） 螺旋桨扭矩试验：将安装座6的后表面设置扭矩测量装置30，启动电动力系统7，承载轴32会发生偏转，通过承载轴32上的拉压力测量装置14的读数与连杆支臂中两定位圆心的距离即为螺旋桨扭矩的值。

采用无人机动力系统多功能试验台对小型喷气发动机试验的方法，包括以下步骤：

1） 喷气系统调试：将喷气发动机安装在安装座6上，并与喷气动力系统8连接，将安装板3上的滑轨4固定，保证试验平台5无相对移动，启动喷气动力系统8并调节喷气量，从而调节喷气发动机的技术参数；

2） 喷气压力试验：将拉压测试装置10与试验平台5连接，且试验平台5与导轨4为滑动连接状态；启动喷气动力系统8调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置14所得到的读数，即为喷气压力的值。

采用无人机动力系统多功能试验台对小型活塞动力螺旋桨试验的方法，包括以下步骤：

1） 动力系统调试：将活塞发动机安装在安装座6上，并与活塞动力系统20连接，将安装板3上的滑轨4固定，保证试验平台5无相对移动，启动活塞动力系统20并调节油门调节手柄组件23，从而调节活塞发动机螺旋桨的技术参数；

2） 螺旋桨拉力试验：将拉压测试装置10与试验平台5连接，且试验平台5与导轨4为滑动连接状态；启动活塞动力系统20并调节油门调节手柄组件23调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置14所得到的读数，即为螺旋桨拉力的值；

3）螺旋桨扭矩试验：将安装座6的后表面设置扭矩测量装置30，启动活塞动力系统20，承载轴32会发生偏转，通过承载轴32上的拉压力测量装置14的读数与连杆支臂中两定位圆心的距离即为螺旋桨扭矩的值。

Claims (6)

1.一种无人机动力系统多功能试验台，其特征在于：在底座（1）上通过立柱（2）连接安装板（3），安装板（3）通过滑轨（4）与试验平台（5）连接，在试验平台（5）的一端设有安装座（6），试验平台（5）的另一端连接拉压测试装置（10）；在安装板（3）下方的空腔内设有电动力系统（7）和喷气动力系统（8）；在安装板（3）的上方设有活塞动力系统（20）；活塞动力系统（20）结构为，在试验平台（5）上安装高度可调的油箱底座（21），油箱底座（21）的侧端设有宽度可调的压紧组件（22）；在油箱底座（21）的外部设有与试验平台（5）连接的油门调节手柄组件（23）。

2.如权利要求1所述的无人机动力系统多功能试验台，其特征在于：所述的拉压测试装置（10）结构为，在底座（1）上通过承载柱（11）连接辅助板（12），在辅助板（12）和试验平台（5）的端部设有位置对应的双耳片接头（13），双耳片接头（13）之间设有通过拉杆连接水平设置的拉压力测量装置（14）。

3.如权利要求1或2所述的无人机动力系统多功能试验台，其特征在于：所述的安装座（6）内表面设有扭矩测量装置（30），具体结构为：安装座（6）上设有中心通孔，在试验平台（5）上设有与安装座（6）平行的支撑板（31），支撑板（31）上设有与安装座（6）孔同轴的通孔，在两个通孔内共同设置承载轴（32），承载轴（32）通过轴承轴向定位在支撑板（31）和安装座（6）上，承载轴（32）的外端伸出支撑板（31），末端连接连杆支臂（34），连杆支臂（34）上连接背板（33），背板（33）上连接拉压力测量装置（14）。

4.采用权利要求3所述的无人机动力系统多功能试验台对小型电机螺旋桨试验的方法，包括以下步骤：

1）动力系统调试：将电机螺旋桨的电机安装在安装座（6）上，并与电动力系统（7）连接，将安装板（3）上的滑轨（4）固定，保证试验平台（5）无相对移动，启动电动力系统（7）并调节电机电量，从而调节电机螺旋桨的技术参数；

2）螺旋桨拉力试验：将拉压测试装置（10）与试验平台（5）连接，且试验平台（5）与导轨（4）为滑动连接状态；启动电动力系统（7）调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置（14）所得到的读数，即为螺旋桨拉力的值；

3）螺旋桨扭矩试验：将安装座（6）的后表面设置扭矩测量装置（30），启动电动力系统（7），承载轴（32）会发生偏转，通过承载轴（32）上的拉压力测量装置（14）的读数与连杆支臂中两定位圆心的距离即为螺旋桨扭矩的值。

5.采用权利要求3所述的无人机动力系统多功能试验台对小型喷气发动机试验的方法，包括以下步骤：

1）喷气系统调试：将喷气发动机安装在安装座（6）上，并与喷气动力系统（8）连接，将安装板（3）上的滑轨（4）固定，保证试验平台（5）无相对移动，启动喷气动力系统（8）并调节喷气量，从而调节喷气发动机的技术参数；

2）喷气压力试验：将拉压测试装置（10）与试验平台（5）连接，且试验平台（5）与导轨（4）为滑动连接状态；启动喷气动力系统（8）调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置（14）所得到的读数，即为喷气压力的值。

6.采用权利要求3所述的无人机动力系统多功能试验台对小型活塞动力螺旋桨试验的方法，包括以下步骤：

1）动力系统调试：将活塞发动机安装在安装座（6）上，并与活塞动力系统（20）连接，将安装板（3）上的滑轨（4）固定，保证试验平台（5）无相对移动，启动活塞动力系统（20）并调节油门调节手柄组件（23），从而调节活塞发动机螺旋桨的技术参数；

2）螺旋桨拉力试验：将拉压测试装置（10）与试验平台（5）连接，且试验平台（5）与导轨（4）为滑动连接状态；启动活塞动力系统（20）并调节油门调节手柄组件（23）调整不同的螺旋桨速度，即可记录拉压力测量装置（14）所得到的读数，即为螺旋桨拉力的值；

3）螺旋桨扭矩试验：将安装座（6）的后表面设置扭矩测量装置（30），启动活塞动力系统（20），承载轴（32）会发生偏转，通过承载轴（32）上的拉压力测量装置（14）的读数与连杆支臂中两定位圆心的距离即为螺旋桨扭矩的值。