CN113200152A - 小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法，其中，小型复合翼无人机动力测试装置包括：一平台支架，为立方体框架，包括上框架、立柱和下框架，在上框架中间设置第一横梁，前端设置两根第二横梁，后端安装一底板；多个动力安装单元，固定安装于所述上框架上；一推拉力测试单元，其两端分别连接两根所述第二横梁的中部位置以及一机载设备，固定安装于所述底板上。本发明小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法具有精确度高、操作简便、便于安装且能够实现多种电机及配套螺旋桨的动力性能测试等特点。本发明小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法能解决现有动力测试装置存在测量误差大、应用范围小、安装过程复杂的技术问题。

Description

小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法

技术领域

本发明属于无人机测试设备技术领域，尤其涉及一种小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法。

背景技术

近年来，无人机技术发展迅速，现已广泛应用于军事和民用等领域。其中，对于小型复合翼无人机而言，需要在正式飞行测试前对螺旋桨进行拉力特性、功率特性及可靠性等不同工况进行测试，以验证其可靠性，预防可能发生的由于动力系统引起的坠毁事故。

目前，现有的动力测试装置仍存在如下缺陷：(1)测试过程中摩擦力过大，测量误差太大，导致测试结果不准确；(2)测试装置仅适用单一电机及单一类型的螺旋桨，应用范围较小；(3)测试设备体积较大，移动不便且安装过程复杂。

因此，如何研发出一种测试结果精确度高、操作简便且能够实现多种电机及配套螺旋桨动力性能测试的动力测试装置是解决上述问题的关键。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法，该动力测试装置及测试方法具有精确度高、操作简便、便于安装且能够实现多种电机及配套螺旋桨的动力性能测试，解决了现有技术中的动力测试装置存在测量误差大、应用范围小、安装过程复杂等的技术问题。

本发明提供一种小型复合翼无人机动力测试装置，包括：

一平台支架，为立方体框架，包括上框架、立柱和下框架，在上框架中间设置第一横梁，前端设置两根第二横梁，后端安装一底板，

多个动力安装单元，固定安装于上框架上，

一推拉力测试单元，其两端分别连接两根第二横梁的中部位置，及

一机载设备，固定安装于底板上。

在其中一些实施例中，动力安装单元共设置5个，其中2个固定安装于上框架中部位置，2个固定安装于上框架前端的两角位置,1个固定安装于推拉力测试单元上。

在其中一些实施例中，动力安装单元包括螺旋桨-电机动力模块和设置于螺旋桨-电机动力模块底部的底座模块。

在其中一些实施例中，螺旋桨-电机动力模块进一步包括：螺旋桨和与螺旋桨底部相连的电机；底座模块进一步包括：

一第一平板，连接电机底部，

一第二平板，设置于第一平板下方，并与上框架或推拉力测试单元连接，及

多个支柱，设置于第一平板和第二平板之间，用于连接第一平板和第二平板。

在其中一些实施例中，推拉力测试单元进一步包括：

下底板，其两端分别连接两根第二横梁的中部位置，

上滑板，盖合于下底板上，且一端经两个角型连接块连接第二平板，及

S型推拉力传感器，其两端分别连接上滑板和第一横梁。

在其中一些实施例中，在下底板上还设置有两根导轨，并在每根导轨上各安装两个滑块，将上滑板盖合于下底板上，且在上滑板内部设置有与两根导轨相匹配的滑槽，通过与滑块相互接触带动上滑板在导轨上自由滑动。

在其中一些实施例中，机载设备包括：供电模块、飞行控制器、尾推电调、空速管、磁罗盘、数据链机载终端和电源管理模块。

在其中一些实施例中，平台支架的下框架四角处还安装有滑轮。

本发明还提供了上述任一实施例所述的小型复合翼无人机动力测试装置的测试方法，包括如下步骤：

将多个螺旋桨-电机动力模块分别安装于上框架中部位置、上框架前端的两角位置和推拉力测试单元上，并在启动电机前将推拉力测试单元上的数据清零；

启动电机后，由连接在推拉力测试单元上的螺旋桨-电机动力模块产生水平方向的作用力，作用力由S型推拉力传感器检出，同时监测所述电机的电流；

当电机的电流达到指定数值时，记录指定数值下的作用力，根据电流大小标定作用力数值，并使用转速仪测定螺旋桨的转速，以判断电机的动力性能是否达标。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提出的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法，该装置中的所有部件，例如，动力安装单元、机载设备等均根据无人机上的实际安装位置进行布置，可保证地面测试数据的可靠性；

2、本发明提出的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法，该装置采用水平双线型滑轨安装推拉力传感器的方式进行，能够消除地效影响，进而实现小型复合翼无人机动力性能的精确测量；

3、本发明提出的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法，该装置可在底座模块上替换不同型号的电机及配套螺旋桨，以扩大该动力测试装置的应用范围；

4、本发明提出的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法，该测试装置体积较小，且通过在下框架底部四角处安装滑轮，便于移动。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明小型复合翼无人机动力测试装置一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明小型复合翼无人机动力测试装置一个实施例的推拉力测试单元的外部结构示意图；

图3为本发明小型复合翼无人机动力测试装置一个实施例的推拉力测试单元的内部结构示意图；

图4为本发明小型复合翼无人机动力测试装置一个实施例的上滑板结构示意图；

图5为本发明小型复合翼无人机动力测试装置一个实施例的动力安装单元的结构示意图；

图6为本发明小型复合翼无人机动力测试装置一个实施例的机载设备的局部结构示意图。

以上各图中：

1、平台支架；11、上框架；12、立柱；13、下框架；14、第一横梁；15、第二横梁；16、底板；

2、动力安装单元；21、螺旋桨；22、电机；23、第一平板；24、第二平板；25、支柱；

3、推拉力测试单元；31、下底板；311、导轨；312、滑块；32、上滑板；321、滑槽；33、S型推拉力传感器；34、角型连接块；

4、机载设备；41、供电模块；42、飞行控制器；43、尾推电调；44、空速管；45、磁罗盘；46、数据链机载终端；47、电源管理模块；

5、滑轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1所示，在本发明小型复合翼无人机动力测试装置的一个示意性实施例中，该小型复合翼无人机动力测试装置包括：

一平台支架1，为立方体框架，包括上框架11、立柱12和下框架13，在上框架11中间设置第一横梁14，前端设置两根第二横梁15，后端安装一底板16，

多个动力安装单元2，固定安装于上框架11上，

一推拉力测试单元3，其两端分别连接两根第二横梁15的中部位置，及

一机载设备4，固定安装于底板16上。

在上述技术方案中，本发明提出了一种小型复合翼无人机动力测试装置，该装置中的所有部件，例如，动力安装单元、机载设备等均根据无人机上的实际安装位置进行布置，可保证地面测试数据的可靠性。

在一些实施例中，动力安装单元2共设置5个，其中2个固定安装于上框架11中部位置，2个固定安装于上框架11前端的两角位置,1个固定安装于推拉力测试单元3上。

在一些实施例中，动力安装单元2包括螺旋桨-电机动力模块和设置于螺旋桨-电机动力模块底部的底座模块。

在一些实施例中，螺旋桨-电机动力模块进一步包括：螺旋桨21和与螺旋桨21底部相连的电机22；底座模块进一步包括：

一第一平板23，连接电机底部22，

一第二平板24，设置于第一平板23下方，并与上框架11或推拉力测试单元3连接，及

多个支柱25，设置于第一平板23和第二平板24之间，用于连接第一平板23和第二平板24。

在上述实施例中，本发明将动力安装单元分为螺旋桨-电机动力模块和底座模块，可在底座模块上替换不同型号的电机及配套螺旋桨，以扩大该动力测试装置的应用范围。

在一些实施例中，推拉力测试单元3进一步包括：

下底板31，其两端分别连接两根第二横梁15的中部位置，

上滑板32，盖合于下底板31上，且一端经两个角型连接块34连接第二平板24，及

S型推拉力传感器33，其两端分别连接上滑板32和第一横梁14。

在一些实施例中，在下底板31上还设置有两根导轨311，并在每根导轨311上各安装两个滑块312，将上滑板32盖合于下底板31上，且在上滑板32内部设置有与两根导轨311相匹配的滑槽321，通过与滑块312相互接触带动上滑板32在导轨311上自由滑动。

在上述实施例中，本发明通过采用水平双线型滑轨安装推拉力传感器的方式进行，能够消除地效影响，进而实现小型复合翼无人机动力性能的精确测量。

在一些实施例中，机载设备4包括：供电模块41、飞行控制器42、尾推电调43、空速管44、磁罗盘45、数据链机载终端46和电源管理模块47。

在上述实施例中，本发明小型复合翼无人机动力测试装置中的各机载设备的安装位置均按照无人机上的实际安装位置进行布置，可保证地面测试数据的可靠性。

在一些实施例中，平台支架1的下框架13四角处还安装有滑轮5。

在上述实施例中，通过在下框架底部四角处安装滑轮，便于进行设备移动。

基于上述的小型复合翼无人机动力测试装置，本发明还提供一种小型复合翼无人机动力测试装置的测试方法，下面结合附图1～6对本发明小型复合翼无人机动力测试装置的一个实施例的具体测试方法进行说明，该方法包括如下步骤：

S1、将多个所述螺旋桨-电机动力模块分别安装于上框架中部位置、上框架前端的两角位置和推拉力测试单元上，并在启动电机前将推拉力测试单元上的数据清零；

S2、启动电机后，由连接在推拉力测试单元上的螺旋桨-电机动力模块产生水平方向的作用力，所述作用力由S型推拉力传感器检出，同时监测所述电机的电流；

S3、当电机的电流达到指定数值时，记录所述指定数值下的作用力，根据电流大小标定作用力数值，并使用转速仪测定螺旋桨的转速，以判断所述电机的动力性能是否达标。

下面结合两个应用实例对本发明小型复合翼无人机动力测试装置的工作过程进行详细说明：

应用实例一

本实例以旋翼电机作为测试对象进行动力测试，具体方法如下：

(1)将旋翼电机安装于推拉力测试单元上，并在启动电机前将推拉力测试单元上的数据清零；

(2)启动电机，轻推遥控器，关注钳形万用表电流值变化情况，当电流达到13.7A时，记录此时拉力值；

(3)根据电流情况，电流数值为13.7A、16.3A、20.6A、25.6A、31A、38.4A、44A、53.4A、60.1A、70A时，分别记录对应拉力值情况，以此进行电机摸底测试，并将其记录在旋翼电机测试记录表中(详见表1)，电流使用万用表进行测量，拉力值读取推拉力传感器实时数值，螺旋桨转速使用手持转速仪进行测量；

(4)比对厂家所出示旋翼动力装置性能参数表中电机相关参数(详见表2)，分析电机性能，PWM为油门信号值。

表1旋翼电机摸底测试记录表

表2旋翼动力装置性能参数表

PWM	电压(V)	电流(A)	拉力(kg)	转速(rpm)	效率(g/W)
						1500	44.40	13,7	3.95	4110	6.49
1550	44.40	16.3	4.36	4320	6.02
						1600	44.40	20.6	5.26	4650	5.75
1650	44.40	25.6	5.9	5010	5.19
						1700	44.40	31	6.82	5310	4.95
1750	44.40	38.4	7.7	5610	4.52
						1800	44.40	44	8.55	5850	4.38
1850	44.40	52.4	9.1	6150	3.91
						1900	44.40	60.1	10	6420	3.75
1950	44.40	70	10.8	6150	3.47

经表1与表2数据对比可知，利用本发明所提供的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法对旋翼电机进行动力性能测试时，电调工作状态正常，且所测得的数据与厂家出示的数据基本一致。由此可见，利用本发明提供的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法能够实现旋翼电机动力性能的精准测量。

应用实例二

本实例以尾推电机作为测试对象进行动力测试，具体方法如下：

(1)将尾推电机安装于推拉力测试单元上，并在启动电机前将推拉力测试单元上的数据清零；

(2)启动电机，轻推遥控器，关注电流数值变化情况，当电流达到13.3A时，记录此时推力数值；

(3)根据电流变化，电流数值为13.3、17.4、20.8、24.7、30、33.7、40、52.3A时，分别记录对应推力大小，以此电流变化进行电机摸底测试；

(4)调整油门，进行测试，分别测量电流、拉力、转速、温度，并计算效率，并将其记录在尾推电机摸底测试记录表中(详见表3)，电流使用万用表进行测量，拉力值读取推拉力传感器实时数值，转速使用手持转速仪进行测量；

(5)比对厂家所出示尾推动力装置性能参数表电机相关参数(详见表4)，分析电机性能，PWM为油门信号值，测试完成后拆除推拉力传感器。

表3尾推电机测试记录表

表4尾推动力装置性能参数表

经表3与表4数据对比可知，利用本发明所提供的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法对尾推电机进行动力性能测试时，电调工作状态正常，且所测得的数据与厂家出示的数据基本一致。由此可见，利用本发明提供的小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法能够实现尾推电机动力性能的精准测量。

通过对本发明小型复合翼无人机动力测试装置及其测试方法的多个实施例的说明，可以看到本发明小型复合翼无人机动力测试装置实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、测试数据精确度高。本发明提出的小型复合翼无人机动力测试装置，该测试装置中的动力安装单元、机载设备等均根据无人机上的实际安装位置进行布置，可保证地面测试数据的可靠性；同时，该装置采用水平双线型滑轨安装推拉力传感器的方式进行，能够消除地效影响，进而实现小型复合翼无人机动力性能的精确测量；

2、应用范围较广。本发明提出的小型复合翼无人机动力测试装置，该装置可在底座模块上替换不同型号的电机及配套螺旋桨，以扩大该动力测试装置的应用范围。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，包括：

一平台支架，为立方体框架，包括上框架、立柱和下框架，在所述上框架中间设置第一横梁，前端设置两根第二横梁，后端安装一底板，

多个动力安装单元，固定安装于所述上框架上，

一推拉力测试单元，其两端分别连接两根所述第二横梁的中部位置，及

一机载设备，固定安装于所述底板上。

2.根据权利要求1所述的小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，所述动力安装单元共设置5个，其中2个固定安装于所述上框架中部位置，2个固定安装于所述上框架前端的两角位置,1个固定安装于所述推拉力测试单元上。

3.根据权利要求1所述的小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，所述动力安装单元包括螺旋桨-电机动力模块和设置于所述螺旋桨-电机动力模块底部的底座模块。

4.根据权利要求3所述的小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，所述螺旋桨-电机动力模块进一步包括：螺旋桨和与所述螺旋桨底部相连的电机；所述底座模块进一步包括：

一第一平板，连接所述电机底部，

一第二平板，设置于所述第一平板下方，并与所述上框架或推拉力测试单元连接，及

多个支柱，设置于所述第一平板和第二平板之间，用于连接所述第一平板和第二平板。

5.根据权利要求4所述的小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，所述推拉力测试单元进一步包括：

下底板，其两端分别连接两根所述第二横梁的中部位置，

上滑板，盖合于所述下底板上，且一端经两个角型连接块连接所述第二平板，及

S型推拉力传感器，其两端分别连接所述上滑板和第一横梁。

6.根据权利要求5所述的小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，在所述下底板上还设置有两根导轨，并在每根导轨上各安装两个滑块，将所述上滑板盖合于下底板上，且在所述上滑板内部设置有与所述两根导轨相匹配的滑槽，通过与滑块相互接触带动上滑板在导轨上自由滑动。

7.根据权利要求1所述的小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，所述机载设备包括：供电模块、飞行控制器、尾推电调、空速管、磁罗盘、数据链机载终端和电源管理模块。

8.根据权利要求1所述的小型复合翼无人机动力测试装置，其特征在于，所述平台支架的下框架四角处还安装有滑轮。

9.根据权利要求1-8中任一项所述小型复合翼无人机动力测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

将多个所述螺旋桨-电机动力模块分别安装于上框架中部位置、上框架前端的两角位置和推拉力测试单元上，并在启动电机前将推拉力测试单元上的数据清零；

启动电机后，由连接在推拉力测试单元上的螺旋桨-电机动力模块产生水平方向的作用力，所述作用力由S型推拉力传感器检出，同时监测所述电机的电流；

当电机的电流达到指定数值时，记录所述指定数值下的作用力，根据电流大小标定作用力数值，并使用转速仪测定螺旋桨的转速，以判断所述电机的动力性能是否达标。

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