CN111017241A - 双机身无人机的机翼流场测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空领域，涉及双机身无人机的机翼流场测量装置及方法。该装置包括红外相机、光学相机、机载工控机、遥控遥测设备、激光器、光缆、激光导光揽头、第一涂层部和第二涂层部、加热部。红外相机、激光导光揽头和光学相机设置在尾翼上，激光器、机载工控机和遥控遥测设备设置在机舱内，红外相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，光学相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，激光器通过光缆将激光引到尾翼并发射，第一涂层部覆盖中央翼外蒙皮左侧的一部分，第二涂层部覆盖中央翼外蒙皮右侧的一部分，加热部位于第一涂层下方。解决了双机身无人机难以满足红外相机、光学相机观测角度要求的问题，实现了中央翼的流场测量。

Description

双机身无人机的机翼流场测量装置及测量方法
技术领域
本发明属于航空领域，具体涉及一种双机身无人机的机翼流场测量装置及方法。
背景技术
针对特定的空气动力学现象，比如边界层转捩，飞行试验是更能获得可靠数据的手段。在传统飞行试验中，红外相机、光学相机位于机身舷窗；而对于双机身无人机，由于机身高度低，难以满足相机观测角度要求
发明内容
本发明的目的：提出一种双机身无人机的机翼流场测量装置及方法，解决传统的流场测量装置在双机身无人机安装时难以满足观测角度要求的问题。
本发明的技术方案：
第一方面，提供了一种双机身无人机的机翼流场测量装置，包括：
红外相机、光学相机、机载工控机、遥控遥测设备、激光器、光缆、激光导光揽头、第一涂层部和第二涂层部、加热部，
其中，红外相机、激光导光揽头和光学相机设置在尾翼上，激光器、机载工控机和遥控遥测设备设置在机舱内，红外相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，光学相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，激光器通过光缆将激光引到尾翼并发射，第一涂层部覆盖中央翼外蒙皮左侧的一部分，第二涂层部覆盖中央翼外蒙皮右侧的一部分，第一涂层的材料为碳纳米管加热涂层或者黑漆，第二涂层为压敏涂层，加热部位于中央翼外蒙皮内且位于第一涂层下方。
可选地，所述尾翼为π型。
可选地，所述尾翼为倒V型。
可选地，还包括：整流罩，其中，红外相机、激光导光揽头和光学相机容纳在整流罩内，整流罩为平滑流线形。
可选地，红外相机和光学相机的光路与中央翼外蒙皮法线夹角小于70度。
第二方面，提供了一种测量中央翼流场转捩位置的方法，所述方法借助于上述装置实现，所述方法包括：通过加热部将第一涂层加热至温度比环境高预定温度；利用红外相机对第一涂层表面进行测量得到测量值；机载工控机通过电缆接收测量值并对测量值进行处理得到流场转捩位置；通过遥控遥测设备将流场转捩位置发送至地面站。
可选地，所述预定温度为20度至30度。
第三方面，提供了一种测量中央翼表面压力分布的方法，所述方法借助于上述装置实现，该方法包括：利用激光器照射第二涂层；利用光学相机采集第二涂层的荧光图像；机载工控机通过电缆接收荧光图像并对接收到的荧光图像进行处理得到中央翼表面压力信息；通过遥控遥测设备将中央翼表面压力信息发送至地面站。
本发明的优点：
本发明提供了一种双机身无人机的机翼流场测量装置及方法，解决了双机身无人机难以满足红外相机、光学相机观测角度要求的问题，实现了在该种布局中央翼的流场测量。
附图说明
图1是本发明测量装置实施例的布置图。
其中，1-光学相机；2-红外相机；3-激光导光揽头；4-整流罩；5-机载工控机；6-激光器；7-遥控遥测设备；8-第二涂层部；9-第一涂层部；10-加热部。
具体实施方式
一种双机身无人机的机翼流场测量装置，包括：红外相机、光学相机、机载工控机、遥控遥测设备、激光器、光缆、激光导光揽头、第一涂层部和第二涂层部、加热部，其中，红外相机、激光导光揽头和光学相机设置在尾翼上，激光器、机载工控机和遥控遥测设备设置在机舱内，红外相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，光学相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，激光器通过光缆将激光引到尾翼并发射，第一涂层部覆盖中央翼外蒙皮左侧的一部分，第二涂层部覆盖中央翼外蒙皮右侧的一部分，第一涂层的材料为碳纳米管加热涂层或者黑漆，第二涂层为压敏涂层，加热部位于中央翼外蒙皮内且位于第一涂层下方。
可选地，所述尾翼为π型。
可选地，所述尾翼为倒V型。
可选地，还包括：整流罩，其中，红外相机、激光导光揽头和光学相机容纳在整流罩内，整流罩为平滑流线形。
可选地，红外相机和光学相机的光路与中央翼外蒙皮法线夹角小于70度。
一种测量中央翼流场转捩位置的方法，所述方法借助于上述装置实现，所述方法包括：通过加热部将第一涂层加热至温度比环境高预定温度；利用红外相机对第一涂层表面进行测量得到测量值；机载工控机通过电缆接收测量值并对测量值进行处理得到流场转捩位置；通过遥控遥测设备将流场转捩位置发送至地面站。
可选地，所述预定温度为20度至30度。
一种测量中央翼表面压力分布的方法，所述方法借助于上述装置实现，该方法包括：利用激光器照射第二涂层；利用光学相机采集第二涂层的荧光图像；机载工控机通过电缆接收荧光图像并对接收到的荧光图像进行处理得到中央翼表面压力信息；通过遥控遥测设备将中央翼表面压力信息发送至地面站。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
实施例：
一种双机身无人机的机翼流场测量装置，包括光学相机1、红外相机2、激光导光缆头3、机载工控机5、激光器6、遥控遥测设备7、第一涂层部8和第二涂层部9、加热部10。其中，光学相机1、红外相机2和激光导光缆头3设置在尾翼上，机载工控机5、激光器6和遥控遥测设备设置7在机舱内，红外相机2通过电缆与机载工控机5和遥控遥测设备通信7，光学相机1通过电缆与机载工控机5和遥控遥测设备7通信，第一涂层部9覆盖中央翼外蒙皮左侧的一部分，第二涂层部8覆盖中央翼外蒙皮右侧的一部分，第一涂层9的材料为碳纳米管加热涂层或者黑漆，第二涂层8为压敏涂层，加热部10位于中央翼外蒙皮内且位于第一涂层下方。
所述的尾翼为π型尾翼。
所述的尾翼为倒V型尾翼。
所述的红外相机2和光学相机1容纳在整流罩4内，整流罩4为平滑流线形。
所述的红外相机2和光学相机1的光路与中央翼外蒙皮法线夹角小于70度。
一种双机身无人机的机翼流场测量装置，测试方法包括以下步骤：
步骤1：当无人机到达预定测量高度、速度时，加热部10对第一涂层9加热至温度比环境高预定温度，然后停止加热；
步骤2：待无人机飞行状态稳定时，使用红外相机2对第一涂层9表面进行测量；
步骤3：机载工控机5接收红外相机2测量值并处理得到流场转捩位置；
步骤4：激光器6产生激光，通过光缆引至尾翼整流罩4照射第二涂层8表面；
步骤5：使用光学相机1对第二涂层8表面进行测量；
步骤6：机载工控机5接收光学相机1测量值并处理得到中央翼表面压力信息；
步骤7：通过遥控遥测设备7将流场转捩位置、中央翼压力信息发送至地面站。

Claims (8)

1.一种双机身无人机的机翼流场测量装置，其特征在于，包括：
红外相机、光学相机、机载工控机、遥控遥测设备、激光器、光缆、激光导光揽头、第一涂层部和第二涂层部、加热部，
其中，红外相机、激光导光揽头和光学相机设置在尾翼上，激光器、机载工控机和遥控遥测设备设置在机舱内，红外相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，光学相机通过电缆与机载工控机和遥控遥测设备通信，激光器通过光缆将激光引到尾翼并发射，第一涂层部覆盖中央翼外蒙皮左侧的一部分，第二涂层部覆盖中央翼外蒙皮右侧的一部分，第一涂层的材料为碳纳米管加热涂层或者黑漆，第二涂层为压敏涂层，加热部位于中央翼外蒙皮内且位于第一涂层下方。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述尾翼为π型。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述尾翼为倒V型。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：整流罩，其中，红外相机、激光导光揽头和光学相机容纳在整流罩内，整流罩为平滑流线形。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，红外相机和光学相机的光路与中央翼外蒙皮法线夹角小于70度。
6.一种测量中央翼流场转捩位置的方法，所述方法借助于根据权利要求1至5所述的装置实现，其特征在于，包括：通过加热部将第一涂层加热至温度比环境高预定温度；利用红外相机对第一涂层表面进行测量得到测量值；机载工控机通过电缆接收测量值并对测量值进行处理得到流场转捩位置；通过遥控遥测设备将流场转捩位置发送至地面站。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预定温度为20度至30度。
8.一种测量中央翼表面压力分布的方法，所述方法借助于根据权利要求1至5所述的装置实现，其特征在于，包括：利用激光器照射第二涂层；利用光学相机采集第二涂层的荧光图像；机载工控机通过电缆接收荧光图像并对接收到的荧光图像进行处理得到中央翼表面压力信息；通过遥控遥测设备将中央翼表面压力信息发送至地面站。
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