CN109297673A - 一种无人机抗风性能测试设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机抗风性能测试设备及其方法，其包括壳体，所述壳体内设有供无人机飞行的飞行通道；所述壳体的相对两侧设有进风口和出风口，所述进风口和出风口形成进气通道；所述进气通道和所述飞行通道交汇。本申请通过一主动装置中配重部的重力作用带动一从动装置从而牵引无人机加速运动，不同重力的配重部能将无人机加速到不同的速度；并且通过从动装置上的长度调节机构来调节无人机的空间位置，不仅能对无人机加速，而且能调整无人机的空间位置，使被加速无人机的大小和方向都可控，并且成本低廉。

Description

一种无人机抗风性能测试设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种无人机测试设备，特别是涉及一种无人机抗风性能测试设备及其方法。

背景技术

无人机在飞行中会遇到各种各样的气流，这些气流会干扰无人机的飞行状态，而用户希望无人机按照预定的方式飞行，为此需要无人机具备抗风能力，也就是无人机在气流干扰下能够回复到预期的飞行状态。为了测试无人机的抗风性能，我们需要一种测试其抗风性能的设备。

最简单的是直接把无人机放在自然环境中进行飞行测试，但是这种测试方法受到自然环境的各种限制，其测试条件不一定满足人的需求，比如我们希望侧风达到8m/s的风速，但是自然环境下可能达不到。

现有技术中亦使用风洞来测试。在风洞中模拟出飞行条件，并测试无人机的飞行性能和抗风性能。但是这种风洞一般仅能用于进行静态测试，无人机在风洞中固定不动，测试结果可以用于无人机的设计，却不能用于验证无人机的抗风性能；只有让无人机在风洞中运动才能测试其真实的抗风性能。如果要无人机在风洞中运动，测试其在侧风干扰下的偏移，那么风洞的尺寸就必须非常巨大，这样才能容纳无人机在风洞中的运动距离。这样风洞造价高昂，测试成本非常高，而无人机的利润不足以支持如此昂贵的测试。

发明内容

基于上述背景技术存在的不足，本申请提供了一种造价廉价，测试性能好的无人机抗风性能测试设备。

为了达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一种无人机抗风性能测试设备，包括壳体，所述壳体内设有供无人机飞行的飞行通道；所述壳体的相对两侧设有进风口和出风口，所述进风口和出风口形成进气通道；所述进气通道和所述飞行通道交汇。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

在其中的一个实施例中，所述壳体的进风口处设有整流器。

在其中的一个实施例中，所述整流器为蜂窝形的网状结构。

在其中的一个实施例中，所述壳体的出风口处设有出气收集器，所述出气收集器内设有风机。

在其中的一个实施例中，所述出气收集器和所述整流器为相连通的闭环结构。

在其中的一个实施例中，所述闭环结构内设有导流叶栅。

在其中的一个实施例中，该设备还包括用于对无人机加速的无人机加速装置。

在其中的一个实施例中，所述无人机加速装置包括：

主动装置，其包括第一牵引件和配重部，所述第一牵引件的一端与配重部连接并牵引其上下运动,所述主动装置至少为两个并上下间隔设置；

从动装置，其包括沿无人机运动方向设置的导轨和滑动装配在导轨上的长度调节机构，所述长度调节机构通过第二牵引件与待加速的无人机相连，并通过调整第二牵引件的长度来调整无人机的位置；

其中，所述第一牵引件的另一端与长度调节机构固定连接，并在配重部的重力作用下第一牵引件牵引长度调节机构沿导轨滑动。

在其中的一个实施例中，所述主动装置的一侧还设置一与配重部相连的限速装置，所述限速装置包括一副滑轮组、第一缓冲部和第三牵引件，所述第三牵引件绕设在副滑轮组上，所述第三牵引件的一端固定连接于第一缓冲部，所述第三牵引件的另一端固定连接于配重块。

在其中的一个实施例中，所述所述从动装置至少为两个并上下对应设置；所述长度调节机构上设有电机加减速机；所述电机加减速机的输出端与第二牵引件连接并用于调整第三牵引件的长度；所述电机减速机至少为两个，并沿着导轨的延伸方向间隔设置，电机减速机上均连接有牵引无人机运动的第三牵引件。

本发明提出了一种无人机抗风性能测试方法，包括以下步骤：

S1:将无人机启动后，在飞行通道上沿预设的方向加速飞行，无人机的前方设有测试区域，无人机飞行到测试区域时达到预设的飞行速度；

S2：无人机飞往测试区域时，在测试区域通不同速度的横风测试无人机的性能；

S3：无人机通过测试区域后，在无人机控制系统的控制下恢复预定的飞行状态；

S4:通过分析无人机在测试区域受到不同速度的横风干扰时的参数，评估无人机的抗风性能。

在其中的一个实施例中，通过额外的装置提供比S1中无人机动力系统更大的加速度。

在其中的一个实施例中，若无人机通过测试区域后，无人机在指定的空间范围或时间范围未能恢复预定的飞行状态，则判定无人机抗风性能不能满足要求。

在其中的一个实施例中，通过额外的装置提供比S3中无人机动力系统更大的反向加速度。

在其中的一个实施例中，S3中的无人机能飞离实验设备。

在其中的一个实施例中，无人机在出测试区域进行跟踪摄像操作，测试跟踪摄像在横风干扰下的性能。

上述的一种无人机抗风性能测试设备至少包括以下优点：包括壳体、无人机加速装置；无人机加速装置用于对无人机进行加速，当无人机运动进风通道和飞行通道的交汇处前，无人机加速装置将无人机加速到待测速度；此时，无人机通过自身的动力系统调整自身状态并在飞行到进风通道和飞行通道的交汇处时调整到测试所需的飞行状态；在进风口处通入测试无人机性能的干扰气流，进而测试无人机的性能。本申请通过无人机加速装置将无人机加速到待测速度，并通过自身的动力系统调整自身状态并在飞行到测试平台上时调整到测试所需的飞行状态；在进风通道和飞行通道的交汇处测试无人机的性能，不需要搭建尺寸较大的风洞即可完成测试，成本低廉，实用性高。

其次，该无人机加速装置包括主动装置和牵引无人机运动的从动装置；应用时，在配重部重力的作用下，第一牵引件牵引导轨上的长度调节机构沿导轨加速滑动，从而带动与长度调节机构相连的无人机加速滑动；并且，长度调节机构机构还能调整第二牵引件的长度，通过调节第二牵引件的长度来调整加速无人机的空间位置。本申请通过一主动装置中配重部的重力作用带动一从动装置从而牵引无人机加速运动，不同重力的配重部能将无人机加速到不同的速度；并且通过从动装置上的长度调节机构来调节无人机的空间位置，不仅能对无人机加速，而且能调整无人机的空间位置，使被加速无人机的大小和方向都可控，并且成本低廉。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种无人机抗风性能测试设备的整体结构示意图；

图2为实施例提供的一种无人机加速装置中主动装置和从动装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种无人机抗风性能测试设备，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的属于“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的属于“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

无人机的飞行状态分为三种：起降、悬停和飞行，其中，飞行状态下的测试难度最大。

为了模拟出极限飞行状态，我们需要让无人机运行在较高飞行速度，这个速度很大，一般可以达到60kph(千米每小时)，如果依靠无人机自身的动力系统加速到所需速度，所需要的空间非常大，可能需要数十米甚至上百米，这极大的增大了测试设备的成本；为此，本实施例提出了一种测试性能好，造价低的无人机性能测试设备，参见附图1，其包括壳体，壳体内设有供无人机飞行的飞行通道；所述壳体的相对两侧设有进风口40和出风口70，所述进风口40和出风口70形成进气通道；所述进气通道和所述飞行通道交汇，交汇处设置一测试平台50。

壳体的进风口40处设有整流器30；整流器30为蜂窝形的网状结构；壳体的出风口70处设有出气收集器，所述出气收集器内设有离心风机60；出气收集器和所述整流器30为相连通的闭环结构；闭环结构内设有导流叶栅。

该设备内还设有用于对无人机加速的无人机加速装置90；所述装置包括：

主动装置10，其包括第一牵引件190和配重部180，第一牵引件190的一端与配重部180连接并牵引其上下运动,所述主动装置10至少为两个并上下间隔设置；

从动装置20，其包括沿无人机80运动方向设置的导轨220和滑动装配在导轨220上的长度调节机构210，长度调节机构210通过第二牵引件240与待加速的无人机80相连，并通过调整第二牵引件240的长度来调整无人机80的位置；

其中，所述第一牵引件190的另一端与长度调节机构210固定连接，并在配重部180的重力作用下第一牵引件190牵引长度调节机构210沿导轨220滑动。

主动装置10和从动装置20之间设有至少一个第二定滑轮200，第一牵引件190绕设在第二定滑轮200上。

第一牵引件190和配重部180之间还设有一主滑轮组，主滑轮组包括第一定滑轮160、动滑轮170以及与第一定滑轮160和动滑轮170连接的第一牵引件190；动滑轮170上固定连接有配重部180。

主动装置10的一侧还设置一与配重部180相连的限速装置，限速装置包括一副滑轮组、第一缓冲部110和第三牵引件140，第三牵引件140绕设在副滑轮组上，第三牵引件140的一端固定连接于第一缓冲部110，第三牵引件140的另一端固定连接于配重块。

限速装置还包括一容置部120，容置部120内设有沿竖向方向延伸的中空结构；第一缓冲部110位于所述容置部120的中空结构内；容置部120的中空结构为向下半径依次减小的阶梯孔；所述阶梯孔内的阶梯面上设有第二缓冲部130。容置部120的阶梯面和对应设置在阶梯面上的第二缓冲部130至少为一个。

副滑轮组包括至少两个第三定滑轮150，其中一个设置于配重部180的正上方，另一个位于第一缓冲部110的上方；第三牵引件140绕设在所述第三定滑轮150上。

从动装置20至少为两个并上下对应设置；长度调节机构210上设有电机加减速机；所述电机加减速机的输出端与第二牵引件240连接并用于调整第三牵引件140的长度。电机减速机230至少为两个，并沿着导轨220的延伸方向间隔设置，电机减速机230上均连接有牵引无人机80运动的第三牵引件140。

本发明还提出了一种无人机抗风性能测试方法，操作时，在样机上连接多根绳索，这些绳索分别连接到天花板和地板。通过调节绳索的连接位置、长度和拉力的大小来控制被测样机的加速过程，进行弹射。经过弹射，被测样机达到非常接近测试所需飞行速度的状态。

调整绳索的长度，以及绳索在天花板和地板上的连接位置，使其不在样机上产生拉力，而且又不至于过长导致干扰样机的飞行，此时弹射装置不再对样机起作用。

利用样机自身的动力系统调整样机自身状态在较短的距离内调整到测试所需的飞行状态。

利用气流生成装置，生成干扰气流，可以调整气流的特性，使其满足测试需要；如10m/s的横风等。保持样机的飞行状态，样机穿过有干扰气流的测试区。

在测试区，样机受到干扰气流的作用，飞行状态偏离预定状态，此时样机的控制系统发挥作用，调整样机状态使其回复预定状态。在此期间，因为飞行状态偏离预定状态，为了保证弹射装置不会干扰样机的飞行，绳索长度的调整以及绳索在天花板和地板上的连接位置的调整要跟上。

通过测试样机在区间的飞行状态参数，即可得到样机的抗风性能。在经过测试区以后，弹射装置不会立即收紧绳索，而是让测试样机经过短暂的自主飞行后，确保测得的数据足够，弹射装置才会发挥作用

弹射装置收紧绳索，并调整绳索在天花板和地板上的位置，使样机按照用户希望的方式减速直至完全停止飞行。到此实验中数据采集的部分结束，然后可以通过对采集的数据进行分析得出结果。

本实施例包括壳体、无人机加速装置90；无人机加速装置90用于对无人机进行加速，当无人机运动进风通道和飞行通道的交汇处前，无人机加速装置90将无人机加速到待测速度；此时，无人机通过自身的动力系统调整自身状态并在飞行到测试平台上时调整到测试所需的飞行状态；在进风口40处通入测试无人机性能的干扰气流，进而测试无人机的性能。本申请通过无人机加速装置90将无人机加速到待测速度，并通过自身的动力系统调整自身状态并在飞行到测试平台上时调整到测试所需的飞行状态；在测试平台上测试无人机的性能，不需要搭建尺寸较大的风洞即可完成测试，成本低廉，实用性高。

其次，该无人机加速装置90包括主动装置和牵引无人机80运动的从动装置；应用时，在配重部重力的作用下，第一牵引件牵引导轨上的长度调节机构沿导轨加速滑动，从而带动与长度调节机构相连的无人机80加速滑动；并且，长度调节机构机构还能调整第二牵引件的长度，通过调节第二牵引件的长度来调整加速无人机80的空间位置。本申请通过一主动装置中配重部的重力作用带动一从动装置从而牵引无人机80加速运动，不同重力的配重部能将无人机80加速到不同的速度；并且通过从动装置上的长度调节机构来调节无人机80的空间位置，不仅能对无人机80加速，而且能调整无人机80的空间位置，使被加速无人机80的大小和方向都可控，并且成本低廉。

在附尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种无人机抗风性能测试设备,其特征在于，包括壳体，所述壳体内设有供无人机飞行的飞行通道；所述壳体的相对两侧设有进风口和出风口，所述进风口和出风口形成进气通道；所述进气通道和所述飞行通道交汇。

2.根据权利要求1所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述壳体的进风口处设有整流器。

3.根据权利要求2所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述整流器为蜂窝形的网状结构。

4.根据权利要求3所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述壳体的出风口处设有出气收集器，所述出气收集器内设有风机。

5.根据权利要求4所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述出气收集器和所述整流器为相连通的闭环结构。

6.根据权利要求5所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述闭环结构内设有导流叶栅。

7.根据权利要求1所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，该设备还包括用于对无人机加速的无人机加速装置。

8.根据权利要求7所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述无人机加速装置包括：

主动装置，其包括第一牵引件和配重部，所述第一牵引件的一端与配重部连接并牵引其上下运动,所述主动装置至少为两个并上下间隔设置；

从动装置，其包括沿无人机运动方向设置的导轨和滑动装配在导轨上的长度调节机构，所述长度调节机构通过第二牵引件与待加速的无人机相连，并通过调整第二牵引件的长度来调整无人机的位置；

其中，所述第一牵引件的另一端与长度调节机构固定连接，并在配重部的重力作用下第一牵引件牵引长度调节机构沿导轨滑动。

9.根据权利要求1所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述主动装置的一侧还设置一与配重部相连的限速装置，所述限速装置包括一副滑轮组、第一缓冲部和第三牵引件，所述第三牵引件绕设在副滑轮组上，所述第三牵引件的一端固定连接于第一缓冲部，所述第三牵引件的另一端固定连接于配重块。

10.根据权利要求1所述的一种无人机抗风性能测试设备，其特征在于，所述所述从动装置至少为两个并上下对应设置；所述长度调节机构上设有电机加减速机；所述电机加减速机的输出端与第二牵引件连接并用于调整第三牵引件的长度；所述电机减速机至少为两个，并沿着导轨的延伸方向间隔设置，电机减速机上均连接有牵引无人机运动的第三牵引件。

11.一种无人机抗风性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:将无人机启动后，在飞行通道上沿预设的方向加速飞行，无人机的前方设有测试区域，无人机飞行到测试区域时达到预设的飞行速度；

S2：无人机飞往测试区域时，在测试区域通不同速度的横风测试无人机的性能；

S3：无人机通过测试区域后，在无人机控制系统的控制下恢复预定的飞行状态；

S4:通过分析无人机在测试区域受到不同速度的横风干扰时的参数，评估无人机的抗风性能。

12.根据权利要求11所述的一种无人机抗风性能测试方法，其特征在于，通过额外的装置提供比S1中无人机动力系统更大的加速度。

13.根据权利要求11所述的一种无人机抗风性能测试方法，其特征在于，若无人机通过测试区域后，无人机在指定的空间范围或时间范围未能恢复预定的飞行状态，则判定无人机抗风性能不能满足要求。

14.根据权利要求11所述的一种无人机抗风性能测试方法，其特征在于，通过额外的装置提供比S3中无人机动力系统更大的反向加速度。

15.根据权利要求11所述的一种无人机抗风性能测试方法，其特征在于，S3中的无人机能飞离实验设备。

16.根据权利要求11所述的一种无人机抗风性能测试方法，其特征在于，无人机在出测试区域进行跟踪摄像操作，测试跟踪摄像在横风干扰下的性能。