CN113815513B - 一种车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统 - Google Patents

一种车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统 Download PDF

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CN113815513B CN202111268506.7A CN202111268506A CN113815513B CN 113815513 B CN113815513 B CN 113815513B CN 202111268506 A CN202111268506 A CN 202111268506A CN 113815513 B CN113815513 B CN 113815513B
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马劲韬
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60P3/00Vehicles adapted to transport, to carry or to comprise special loads or objects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64FGROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/60Testing or inspecting aircraft components or systems

Abstract

本发明公开了一种车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统,包括车载平台,高架台固定安装在所述车载平台上,风速风压仪、湿温度传感器连接于所述高架台侧边;旋转平台安装在所述高架台上且具有旋转自由度,横向移动机构和纵向移动机构设置于所述旋转平台上;机翼支撑杆一端与所述纵向移动机构连接,另一端与六分量杆式应变天平连接;螺旋桨可伸缩支撑杆一端通过S型拉压力传感器与所述横向移动机构连接,另一端与螺旋桨驱动电机连接。该测试系统放置于车载移动平台上,并配有风速风向仪和湿温压传感器,可在测试中改变桨翼三维度相对位置以及来流入射角大小,从而测量不同来流速度和入射角下考虑飞行器桨翼气动耦合影响的螺旋桨性能参数和机翼气动参数。

Description

一种车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统
技术领域
本发明涉及飞行器桨翼气动耦合测试领域,尤其涉及一种车载可变入射角飞行器桨翼耦合测试系统,具体讲,可对不同气流入射角、不同桨翼相对位置下的的螺旋桨性能参数以及机翼气动参数进行测量,所得到数据考虑了桨翼气动耦合的影响。
背景技术
近年来,随着城市交通工具的需求不断增加,倾转翼飞行器等适用于城市交通运输的新型飞行器不断发展。当前在研的各种倾转翼飞行器大多采用螺旋桨作为推力单元,在飞行时,机翼和旋翼之间的气动耦合将直接影响飞行器的飞行性能,这种影响会在飞行器倾转阶段,即来流入射角不断改变的情况下尤为强烈。因此能够通过相关试验系统准确获取不同来流入射角下考虑桨翼气动耦合影响的螺旋桨性能参数(拉力、扭矩)和机翼气动参数(升力、阻力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩)显得极其重要,这些参数是设计倾转翼飞行器的重要依据。
目前,针对桨叶气动耦合下的性能参数测量和气动参数测量主要通过两种方式进行。一种是利用风洞试验系统进行测量,在风洞中改变来流入射角从而对螺旋桨性能参数和机翼气动参数进行测量;另一种是使用螺旋桨地面试验系统对螺旋桨性能参数进行测量,利用风洞对机翼气动参数进行测量,将所得结果进行相应修正代表不同入射角下考虑桨翼气动耦合影响的桨翼参数。专利CN107618675A公开了一种用于倾转旋翼机全状态吹风实验的测试系统与控制方法,地面测试系统通过无线数据链将指令与机载控制系统交互通信,完成不同吹风速度与短舱倾角匹配关系下的全状态吹风实验;专利CN108275287A公开了一种多旋翼飞行器气动干扰及地面效应综合试验装置及方法,适用于不同尺寸的多旋翼倾转飞行器的气动干扰和地面效应试验研究。
然而,以上试验系统还存在着一些不足,具体表现在:(1)使用风洞试验系统成本过高,进行一次风洞试验需耗费大量人力、财力,直接增加了飞行器设计成本。(2)来流入射角和桨翼气动耦合对螺旋桨性能参数、机翼气动参数的影响是复杂的,无法在较短的时间内使用简单的修正方法对相关参数进行修正。(3)现有的螺旋桨性能测试装置大多采用扭矩传感器直接与电机共轴连接的方式,扭矩传感器还需承担轴向螺旋桨的拉力,对扭矩传感器的轴向结构和疲劳程度都提出了很高的要求。
发明内容
为解决以上问题,本发明提供一种车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统,整套系统放置于车载移动平台上,并配有风速风向仪和湿温压传感器,可在测试中改变桨翼三维度相对位置以及来流入射角大小,从而测量不同来流速度和入射角下考虑桨翼气动耦合影响的螺旋桨性能参数和机翼气动参数。本发明采用的技术方案具体为:
一种车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统,包括车载平台,高架台固定安装在所述车载平台上,风速风压仪、湿温度传感器连接于所述高架台侧边;旋转平台安装在所述高架台上且具有旋转自由度,横向移动机构和纵向移动机构设置于所述旋转平台上,调整机翼和螺旋桨的相对位置;机翼支撑杆一端与所述纵向移动机构连接,另一端与六分量杆式应变天平连接,测量机翼气动参数;螺旋桨可伸缩支撑杆一端通过四个S型拉压力传感器与所述横向移动机构连接,另一端与螺旋桨驱动电机连接;所述四个S型拉压力传感器均匀分布,通过组合方式测量螺旋桨拉力和扭矩。
进一步的,还包括至少一组紧固螺柱支架和带有吸盘的紧固螺柱,所述紧固螺柱支架焊接于所述旋转平台,所述紧固螺柱支架与所述紧固螺柱螺纹连接,旋转所述紧固螺柱可沿轴向上下移动,实现所述吸盘与高架台的吸附或脱离。
进一步的,所述旋转平台周围设置有圆形刻度盘。
进一步的,所述纵向移动机构包括纵向滑轨、纵向开孔滑块、纵向开孔挡块、滑块紧固螺柱、纵向刻度尺,所述纵向开孔滑块与所述纵向滑轨滑动连接,所述纵向开孔挡块位于所述纵向滑轨一端,并与所述纵向滑轨固连,所述纵向开孔滑块和所述纵向开孔挡块孔内均刻有与所述滑块紧固螺柱相同尺寸的螺纹,所述滑块紧固螺柱沿纵向穿过所述纵向开孔挡块与所述纵向开孔滑块螺纹连接,所述纵向刻度尺沿纵向设置于所述纵向滑轨一侧。
进一步的,还包括圆盘底座,所述圆盘底座与所述纵向开孔滑块固接,所述机翼支撑杆与所述圆盘底座固接。
进一步的,所述横向移动机构包括包括横向滑轨、横向开孔滑块、横向开孔挡块、滑块紧固螺柱、横向刻度尺,所述横向开孔滑块与所述横向滑轨滑动连接,所述横向开孔挡块位于所述横向滑轨一端,并与所述横向滑轨固连,所述横向开孔滑块和所述横向开孔挡块孔内均刻有与所述滑块紧固螺柱相同尺寸的螺纹,所述滑块紧固螺柱沿横向穿过所述横向开孔挡块与所述横向开孔滑块螺纹连接,所述横向刻度尺沿横向设置于所述横向滑轨一侧。
进一步的,还包括底板和盖板,所述底板与所述横向开孔滑块固接,四个所述S型拉压力传感器固定放置于所述底板上,所述盖板固定放置于四个所述S型拉压力传感器上,所述螺旋桨可伸缩支撑杆与所述盖板固接。
一种桨翼参数测试方法,采用上述车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统进行测试,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将所测量螺旋桨与螺旋桨驱动电机轴向连接,将所测量机翼采用锥配合与六分量杆式应变天平相连接;
(2)沿纵向滑轨移动纵向滑块,观察纵向刻度尺,当纵向滑块到达预期位置时,旋转滑块紧固螺柱将纵向滑块固定;沿横向滑轨移动横向滑块,观察横向刻度尺,当横向滑块到达预期位置时,旋转滑块紧固螺柱将横向滑块固定;
(3)旋转螺旋桨可伸缩支撑杆上的紧固旋钮,当螺旋桨到达预期高度旋紧紧固旋钮;
(4)旋转旋转平台,观察旋转平台周围的圆形刻度盘,当旋转平台上指针指向所测量入射角度数时,旋转两侧的底部带有吸盘的紧固螺柱使紧固螺柱沿轴向向下运动,当紧固螺柱底部吸盘完全吸紧高架台时停止旋转紧固螺柱,确定此时旋转平台轴向旋转被固定;
(5)调节螺旋桨驱动电机转速使螺旋桨稳定旋转;待螺旋桨稳定旋转后,启动车载平台,使车载平台在平稳道路上以预定速度按照接近匀速的状态行驶;待车载平台运行平稳后,开启风速风压仪、湿温压传感器、拉压力传感器、六分量杆式应变天平,进行连续测量;测量过程中连续读取风速风压仪、湿温压传感器、拉压力传感器、六分量杆式应变天平的示数。
进一步的,通过所述六分量杆式应变天平测量得到所述机翼所受的空气动力载荷,即升力、阻力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩。
进一步的,通过所述拉压力传感器测得所述螺旋桨的拉力和扭矩,具体如下:
设横向相邻两个拉压力传感器之间的距离为
Figure 821370DEST_PATH_IMAGE001
,纵向相邻两个拉压力传感器之间的距离为
Figure 406066DEST_PATH_IMAGE002
,螺旋桨支撑杆的长度为
Figure 887863DEST_PATH_IMAGE003
;力矩
Figure 239210DEST_PATH_IMAGE004
通过螺旋桨支撑杆作用于盖板上,
Figure 185169DEST_PATH_IMAGE005
在盖板处产生弯矩
Figure 65400DEST_PATH_IMAGE006
Figure 346078DEST_PATH_IMAGE006
Figure 297853DEST_PATH_IMAGE007
设拉压力传感器为了抵消力矩
Figure 973685DEST_PATH_IMAGE004
所提供的力为
Figure 415031DEST_PATH_IMAGE008
Figure 605841DEST_PATH_IMAGE009
Figure 298990DEST_PATH_IMAGE010
Figure 970274DEST_PATH_IMAGE011
,为了抵消弯矩
Figure 723467DEST_PATH_IMAGE012
所提供的力为
Figure 198310DEST_PATH_IMAGE013
Figure 491888DEST_PATH_IMAGE014
Figure 142312DEST_PATH_IMAGE015
Figure 440307DEST_PATH_IMAGE016
,可知
Figure 543393DEST_PATH_IMAGE017
Figure 702979DEST_PATH_IMAGE018
Figure 4647DEST_PATH_IMAGE019
Figure 99642DEST_PATH_IMAGE020
若拉压力传感器的示数分别为
Figure 299810DEST_PATH_IMAGE021
Figure 935191DEST_PATH_IMAGE022
Figure 294628DEST_PATH_IMAGE023
Figure 685158DEST_PATH_IMAGE024
,则有
Figure 762836DEST_PATH_IMAGE025
Figure 936328DEST_PATH_IMAGE026
Figure 789752DEST_PATH_IMAGE027
Figure 960971DEST_PATH_IMAGE028
从而有
Figure 650578DEST_PATH_IMAGE029
Figure 627761DEST_PATH_IMAGE030
Figure 227370DEST_PATH_IMAGE031
Figure 444856DEST_PATH_IMAGE032
其中
Figure 231546DEST_PATH_IMAGE033
Figure 12420DEST_PATH_IMAGE034
为不同拉压力传感器测量出的力矩
Figure 591169DEST_PATH_IMAGE035
大小,
Figure 369769DEST_PATH_IMAGE036
Figure 582156DEST_PATH_IMAGE037
为不同拉压力传感器测量出弯矩
Figure 901142DEST_PATH_IMAGE038
大小;为了消除测量误差带来的影响,将测量结果取平均即可得到螺旋桨拉力
Figure 209763DEST_PATH_IMAGE039
和扭矩
Figure 283899DEST_PATH_IMAGE040
,即
Figure 45181DEST_PATH_IMAGE041
Figure 980907DEST_PATH_IMAGE042
本发明与现有技术相比所具有的有益效果:
(1)整套系统搭载于车载平台,不仅可以测量来流速度为零时桨翼气动耦合下的各项参数,而且可以测量在不同来流速度时桨翼气动耦合下的各项参数,其中风速风压仪、湿温压传感器可以测量所需的风速、温度、压强等数据,使测量更加全面。相比于风洞试验,使用车载试验可以进行多次测量,有效降低试验成本。
(2)可从三个维度调整桨翼相对位置,从而可以对不同桨翼相对位置下的螺旋桨性能参数以及机翼气动参数进行测量。
(3)可使来流入射角沿0°-90°的范围变化,从而可以对不同来流入射角下的螺旋桨性能参数以及机翼气动参数进行测量。
(4)使用拉压力传感器对螺旋桨扭矩进行测量,避免采用相对昂贵的扭矩传感器,降低了实验成本,并且螺旋桨拉力与扭矩同步测量,减少了测量耗费时间。
附图说明
图1为本发明所述车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统结构示意图。
图2为本发明所述车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统结构示意图(上视图)。
图3为本发明所述车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统除车载平台部分结构示意图。
图4为本发明所述车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统除车载平台部分结构示意图(上视图)。
图5为本发明所述车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统局部结构示意图。
图6为本发明所述车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统局部剖视图。
图7为本发明所述测量机翼气动参数所用六分量杆式应变天平。
图8(a)-图8(c)为本发明所述螺旋桨拉力、扭矩测量原理图。其中,图8(a)为螺旋桨可伸缩支撑杆受力图,图8(b)为为传感器抵消螺旋桨拉力受力图,图8(c)为传感器抵消螺旋桨扭矩受力图。
其中,1-车载平台、2-侧边带有横杆的高架台、3-旋转平台、4-圆形刻度盘、5-紧固螺柱支架、6-底部带有吸盘的紧固螺柱、7-横向滑轨、8-横向开孔滑块、9-横向开孔挡块、10-横向刻度尺、11-纵向滑轨、12-纵向开孔滑块、13-纵向开孔挡块、14-纵向刻度尺、15-滑块紧固螺柱、16-螺旋桨可伸缩支撑杆、17-底板、18-盖板、19-S型拉压力传感器、20-六分量杆式应变天平、21-机翼支撑杆、22-紧固旋钮、23-圆盘底座、24-风速风压仪、25-湿温压传感器、26-电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的详细介绍。
一种车载可变入射角桨翼气动耦合测试系统,如图1-图6所示,包括车载平台1、侧边带有横杆的高架台2、旋转平台3、圆形刻度盘4、紧固螺柱支架5、底部带有吸盘的紧固螺柱6、横向滑轨7、横向开孔滑块8、横向开孔挡块9、横向刻度尺10、纵向滑轨11、纵向开孔滑块12、纵向开孔挡块13、纵向刻度尺14、滑块紧固螺柱15、螺旋桨可伸缩支撑杆16、底板17、盖板18、S型拉压力传感器19、六分量杆式应变天平20、机翼支撑杆21、紧固旋钮22、圆盘底座23、风速风压仪24、湿温压传感器25、电机26。上述部件的连接和配合关系是:所述高架台2置固定安装在所述车载平台1上,所述风速风压仪24、湿温压传感器25机械连接在所述高架台2侧边横杆上,所述旋转平台3安装在所述高架台2上且具有旋转自由度,所述两个紧固螺柱支架5内部刻有与紧固螺柱6相同尺寸的螺纹,并且分别与所述旋转平台3两侧焊接,所述紧固螺柱6径向固定于所述每个紧固螺柱支架5内,旋转所述紧固螺柱6可沿轴向上下移动,所述旋转平台3周围布有所述圆形刻度盘4,所述纵向滑轨11、横向滑轨7与所述旋转平台3固接,所述纵向滑轨11、横向滑轨7旁边分别布置有所述纵向刻度尺14、横向刻度尺10,所述纵向开孔滑块12与纵向滑轨11连接,可沿纵向滑轨11线性移动,所述纵向开孔挡块13与纵向滑轨11通过六角头头部带槽螺栓机械连接,所述纵向开孔滑块12和所述纵向开孔挡块13孔内均刻有与所述滑块紧固螺柱15相同尺寸的螺纹,所述滑块紧固螺柱15沿纵向穿过所述纵向开孔挡块13与所述纵向开孔滑块12螺纹连接,带动滑块线性移动,所述横向开孔滑块8与横向滑轨7连接,可沿横向滑轨7线性移动,所述横向开孔挡块9与横向滑轨7通过六角头头部带槽螺栓机械连接,所述横向开孔滑块8和所述横向开孔挡块9孔内均刻有与所述滑块紧固螺柱15相同尺寸的螺纹,所述滑块紧固螺柱15沿横向穿过所述横向开孔挡块9与所述横向开孔滑块8螺纹连接,带动滑块线性移动,所述圆盘底座23与所述纵向开孔滑块12固接,所述机翼支撑杆21与所述圆盘底座23固接,所述六分量杆式应变天平20与所述机翼支撑杆21采用锥配合相连接,所述底板17与所述横向开孔滑块8固接,所述4个S型拉压力传感器19固定放置于底板17之上,所述盖板18固定放置于4个S型拉压力传感器19之上,所述螺旋桨可伸缩支撑杆16与所述盖板18固接,所述螺旋桨可伸缩支撑杆16可通过紧固旋钮22进行伸缩从而调整高度,所述电机26轴向连接于所述螺旋桨伸缩支撑杆16。
本发明整个装置搭载于车载平台,车载平台可在平稳道路以近似匀速状态运行,即本发明不仅可以测量来流速度为零下的桨翼参数,也可以测量不同来流速度下的桨翼参数,其中风速风压仪和湿温压传感器可以测量所需的风速、温度等数据。
进一步的,本发明可通过所述纵向滑轨、所述横向滑轨以及所述螺旋桨可伸缩支撑杆从三个维度调整机翼和螺旋桨的纵向相对距离、横向相对距离以及相对高度,实现对不同桨翼相对位置下的桨翼参数的测量。
进一步的,本发明所述旋转平台可沿垂直于车载平台的方向旋转,使来流入射角可沿0°-90°的范围变化,即可以测量不同来流入射角下的桨翼参数。
进一步的,本发明机翼气动参数通过六分量杆式应变天平进行测量,可得到螺旋桨气动影响下机翼的升力、阻力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩。本发明螺旋桨拉力和扭矩通过所述螺旋桨支撑杆传递到所述盖板上,盖板将扭矩转换成两个反向的作用力传递给所述4个拉压力传感器,进而实现对扭矩的测量;拉力在盖板处形成转矩,盖板将转矩转换成另两个反向的作用力传递给所述4个拉压力传感器,进而实现对拉力的测量。测量装置均使用拉压力传感器,避免使用扭矩传感器,减低实验成本,并且实现拉力与扭矩同步测量,提高测量效率。
本发明在对桨翼参数进行测试时,首先将所测量螺旋桨与测试系统电机轴向连接,将所测量机翼采用锥配合与六分量杆式应变天平相连接。之后沿纵向滑轨移动纵向滑块,观察纵向刻度尺,当纵向滑块到达预期位置时,旋转滑块紧固螺柱将纵向滑块固定。沿横向滑轨移动横向滑块,观察横向刻度尺,当横向滑块到达预期位置时,旋转滑块紧固螺柱将横向滑块固定。旋转螺旋桨可伸缩支撑杆上的紧固旋钮,当螺旋桨到达预期高度旋紧紧固旋钮。接着旋转旋转平台,观察旋转平台周围的圆形刻度盘,当旋转平台上指针指向所测量入射角度数时,旋转两侧的底部带有吸盘的紧固螺柱使紧固螺柱沿轴向向下运动,当紧固螺柱底部吸盘完全吸紧高架台时停止旋转紧固螺柱,确定此时旋转平台轴向旋转被固定。调节电机转速使螺旋桨稳定旋转。待螺旋桨稳定旋转后,启动车载平台,使车载平台在平稳道路上以预定速度按照接近匀速的状态行驶。待车载平台运行平稳后,开启风速风压仪、湿温压传感器、拉压力传感器、六分量杆式应变天平,进行连续测量。测量过程中连续读取风速风压仪、湿温压传感器、拉压力传感器、六分量杆式应变天平的示数。
本发明使用六分量杆式应变天平对机翼气动参数进行测量,如图7所示,六分量杆式应变天平由弹性元件、应变片及测量电路组成。进行试验时,支撑机翼的应变天平弹性元件产生变形,其应变大小与外力成正比。应变导致粘贴于弹性元件表面的应变片有效变形,其电阻值产生一个增量。该电阻增量通过由若干应变片组成的惠斯顿电桥测量电路转化为电压增量,该电压增量与天平所受载荷成正比。最后将电压增量通过 A/D 转换并输入计算机处理,就可得到机翼所受的空气动力载荷,即升力、阻力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩。
本发明所述螺旋桨拉力、扭矩测量原理如图8(a)-8(c)所示。其中图8(a)为螺旋桨可伸缩支撑杆受力图,螺旋桨拉力
Figure 206352DEST_PATH_IMAGE039
等效于作用于0点的轴向力
Figure 326755DEST_PATH_IMAGE005
,扭矩
Figure 699968DEST_PATH_IMAGE043
等效于作用于0点的力矩
Figure 298439DEST_PATH_IMAGE044
。设螺旋桨支撑杆的长度为
Figure 378391DEST_PATH_IMAGE045
Figure 43596DEST_PATH_IMAGE046
通过螺旋桨支撑杆作用于盖板上,
Figure 513892DEST_PATH_IMAGE005
在盖板处产生弯矩
Figure 978371DEST_PATH_IMAGE006
Figure 240725DEST_PATH_IMAGE006
Figure 437351DEST_PATH_IMAGE007
由于盖板在测量装置稳定运行时力矩平衡,所以盖板下部四个拉压力传感器需要提供抵消弯矩
Figure 535888DEST_PATH_IMAGE006
和扭矩
Figure 804059DEST_PATH_IMAGE047
的力矩。图8(b)为传感器抵消螺旋桨拉力受力图,设横向相邻两个拉压力传感器之间的距离为
Figure 796286DEST_PATH_IMAGE048
,纵向相邻两个拉压力传感器之间的距离为
Figure 288447DEST_PATH_IMAGE002
,拉压力传感器为了抵消弯矩
Figure 795651DEST_PATH_IMAGE006
所提供的力为
Figure 805196DEST_PATH_IMAGE049
Figure 760251DEST_PATH_IMAGE050
Figure 829838DEST_PATH_IMAGE051
Figure 558760DEST_PATH_IMAGE016
(1、2、3、4指代不同的传感器,在图中已标出)。图8(c)为传感器抵消螺旋桨扭矩受力图,设拉压力传感器为了抵消力矩
Figure 231050DEST_PATH_IMAGE004
所提供的力为
Figure 932290DEST_PATH_IMAGE008
Figure 969516DEST_PATH_IMAGE009
Figure 264362DEST_PATH_IMAGE052
Figure 350130DEST_PATH_IMAGE011
。由图8(a)-8(c)可得
Figure 968193DEST_PATH_IMAGE017
Figure 504216DEST_PATH_IMAGE053
Figure 145413DEST_PATH_IMAGE019
Figure 97189DEST_PATH_IMAGE020
若拉压力传感器的示数分别为
Figure 146922DEST_PATH_IMAGE021
Figure 463634DEST_PATH_IMAGE022
Figure 654444DEST_PATH_IMAGE023
Figure 472227DEST_PATH_IMAGE024
,则有
Figure 2566DEST_PATH_IMAGE025
Figure 365545DEST_PATH_IMAGE026
Figure 43651DEST_PATH_IMAGE027
Figure 274912DEST_PATH_IMAGE028
从而有
Figure 49970DEST_PATH_IMAGE029
Figure 770801DEST_PATH_IMAGE030
Figure 608307DEST_PATH_IMAGE031
Figure 23020DEST_PATH_IMAGE032
其中
Figure 590268DEST_PATH_IMAGE033
Figure 685263DEST_PATH_IMAGE034
为不同拉压力传感器测量出的力矩
Figure 134699DEST_PATH_IMAGE035
大小,
Figure 973342DEST_PATH_IMAGE036
Figure 395096DEST_PATH_IMAGE037
为不同拉压力传感器测量出弯矩
Figure 270779DEST_PATH_IMAGE038
大小。为了消除测量误差带来的影响,将测量结果取平均即可得到螺旋桨拉力和扭矩,即
Figure 348456DEST_PATH_IMAGE041
Figure 521949DEST_PATH_IMAGE042
由于受到路面不平顺度、自然风场条件、运输车辆发动机、机翼和螺旋桨自身的振动以及车速控制精度等原因的影响,所测量的数据不是非常稳定的。因此需要连续采集数据,选择较为平稳的数据段,通过3σ法则进行筛选确定所需要的数值并求出其平均值。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明的上述实施例是对方案的说明而不能用于限制本发明,与本发明有保护范围相当的含义和范围内的任何改变,都应认为是包括在本发明保护的范围内。

Claims (4)

1.一种桨翼参数测试方法,采用车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统进行测试,其特征在于,所述车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统包括车载平台,高架台固定安装在所述车载平台上,风速风压仪、湿温压传感器连接于所述高架台侧边;旋转平台安装在所述高架台上且具有旋转自由度,横向移动机构和纵向移动机构设置于所述旋转平台上,调整机翼和螺旋桨的相对位置;机翼支撑杆一端与所述纵向移动机构连接,另一端与六分量杆式应变天平连接,测量机翼气动参数;螺旋桨可伸缩支撑杆一端通过四个S型拉压力传感器与所述横向移动机构连接,另一端与螺旋桨驱动电机连接;所述四个S型拉压力传感器均匀分布,通过组合方式测量螺旋桨拉力和扭矩;
还包括至少一组紧固螺柱支架和带有吸盘的紧固螺柱,所述紧固螺柱支架焊接于所述旋转平台,所述紧固螺柱支架与所述紧固螺柱螺纹连接,旋转所述紧固螺柱可沿轴向上下移动,实现所述吸盘与高架台的吸附或脱离;
所述旋转平台周围设置有圆形刻度盘;
所述纵向移动机构包括纵向滑轨、纵向开孔滑块、纵向开孔挡块、滑块紧固螺柱、纵向刻度尺,所述纵向开孔滑块与所述纵向滑轨滑动连接,所述纵向开孔挡块位于所述纵向滑轨一端,并与所述纵向滑轨固连,所述纵向开孔滑块和所述纵向开孔挡块孔内均刻有与所述滑块紧固螺柱相同尺寸的螺纹,所述滑块紧固螺柱沿纵向穿过所述纵向开孔挡块与所述纵向开孔滑块螺纹连接,所述纵向刻度尺沿纵向设置于所述纵向滑轨一侧;
所述横向移动机构包括横向滑轨、横向开孔滑块、横向开孔挡块、滑块紧固螺柱、横向刻度尺,所述横向开孔滑块与所述横向滑轨滑动连接,所述横向开孔挡块位于所述横向滑轨一端,并与所述横向滑轨固连,所述横向开孔滑块和所述横向开孔挡块孔内均刻有与所述滑块紧固螺柱相同尺寸的螺纹,所述滑块紧固螺柱沿横向穿过所述横向开孔挡块与所述横向开孔滑块螺纹连接,所述横向刻度尺沿横向设置于所述横向滑轨一侧;
所述测试方法包括以下步骤:
(1)将所测量螺旋桨与螺旋桨驱动电机轴向连接,将所测量机翼采用锥配合与六分量杆式应变天平相连接;
(2)沿纵向滑轨移动纵向开孔滑块,观察纵向刻度尺,当纵向开孔滑块到达预期位置时,旋转滑块紧固螺柱将纵向开孔滑块固定;沿横向滑轨移动横向开孔滑块,观察横向刻度尺,当横向开孔滑块到达预期位置时,旋转滑块紧固螺柱将横向开孔滑块固定;
(3)旋转螺旋桨可伸缩支撑杆上的紧固旋钮,当螺旋桨到达预期高度旋紧紧固旋钮;
(4)旋转旋转平台,观察旋转平台周围的圆形刻度盘,当旋转平台上指针指向所测量入射角度数时,旋转两侧的底部带有吸盘的紧固螺柱使紧固螺柱沿轴向向下运动,当紧固螺柱底部吸盘完全吸紧高架台时停止旋转紧固螺柱,确定此时旋转平台轴向旋转被固定;
(5)调节螺旋桨驱动电机转速使螺旋桨稳定旋转;待螺旋桨稳定旋转后,启动车载平台,使车载平台在平稳道路上以预定速度按照接近匀速的状态行驶;待车载平台运行平稳后,开启风速风压仪、湿温压传感器、拉压力传感器、六分量杆式应变天平,进行连续测量;测量过程中连续读取风速风压仪、湿温压传感器、拉压力传感器、六分量杆式应变天平的示数。
2.根据权利要求1所述的一种桨翼参数测试方法,其特征在于,通过所述六分量杆式应变天平测量得到所述机翼所受的空气动力载荷,即升力、阻力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩。
3.根据权利要求1所述的一种桨翼参数测试方法,其特征在于,通过所述拉压力传感器测得所述螺旋桨的拉力和扭矩,具体如下:
所述车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统还包括底板和盖板,所述底板与所述横向开孔滑块固接,四个所述S型拉压力传感器固定放置于所述底板上,所述盖板固定放置于四个所述S型拉压力传感器上,所述螺旋桨可伸缩支撑杆与所述盖板固接;
设横向相邻两个拉压力传感器之间的距离为L1,纵向相邻两个拉压力传感器之间的距离为L2,螺旋桨可伸缩支撑杆的长度为L3;力矩M通过螺旋桨可伸缩支撑杆作用于盖板上,Fx在盖板处产生弯矩Mb,Mb
Mb=Fx·L3
设拉压力传感器为了抵消力矩M所提供的力为P1、P2、P3、P4,为了抵消弯矩Mb所提供的力为Q1、Q2、Q3、Q4,可知
Figure FDA0003723708040000021
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Figure FDA0003723708040000031
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若拉压力传感器的示数分别为F1、F2、F3、F4,则有
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Figure FDA0003723708040000034
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从而有
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其中M(1)、M(2)为不同拉压力传感器测量出的力矩M大小,Mb (1)、Mb (2)为不同拉压力传感器测量出弯矩Mb大小;为了消除测量误差带来的影响,将测量结果取平均即可得到螺旋桨拉力FP和扭矩MP,即
Figure FDA00037237080400000311
Figure FDA00037237080400000312
4.根据权利要求1所述的一种桨翼参数测试方法,其特征在于,所述车载可变入射角飞行器桨翼气动耦合测试系统还包括圆盘底座,所述圆盘底座与所述纵向开孔滑块固接,所述机翼支撑杆与所述圆盘底座固接。
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