CN114044162A - 一种子母式无人机地面试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种子母式无人机地面试验装置，该装置在地面台架上固定多旋翼作为无人子母式飞行器系统的子机与母机，可以实现模拟空中悬停状态自主释放与回收子机时子机到达不同位置时子机与母机所受到的干扰情况。并且通过调节旋翼转速，更改旋翼尺寸，调节旋翼轴距，调节子机与母机的相对位置，可以实现对释放与回收过程中存在的多种不同情况的模拟，适用于多种不同模型，大大节省子母式无人机气动干扰研究的成本。
Description
技术领域
本发明涉及无人飞行器实验技术领域，特别涉及一种可改变相对位置、旋翼尺寸以及 轴距的子母式无人机地面试验装置。
背景技术
由于人工智能技术及微小型传感器技术的飞速发展，具有受路况影响小、方便灵活特 点的旋翼式无人机得到了广泛的发展。目前小型旋翼式无人机在航空摄影、搜寻救援、施 肥打药、交通监视、侦查打击等军民领域都有着重要作用。但受限于小型旋翼式无人机续 航时间短、载重能力差等特点，其在实际应用中具有局限性，因此在实际情况中经常采用 多机协同来完成任务。在多无人机协同任务中，对于不同尺寸的无人机，可以设计成子母 式无人机。子机体积小，机动灵活，用于执行具体复杂任务，母机续航时间长，抗风性较 好，可以负责执行侦察及巡航任务，子机在完成特定任务后可以被母机回收以节省动力。
在子母式无人机的整个任务过程中，旋翼与旋翼，旋翼与机身，旋翼与机翼之间均存 在不同程度的干扰情况，由于干扰情况及影响程度未知，直接进行飞行试验很容易失败并 造成飞行器的损坏，因此需要对上述干扰情况进行测试。现有的测试装置多是针对共轴双 旋翼来进行试验，往往不考虑气动干扰，仅针对上下旋翼拉力及功率的变化来分析其中的 干扰情况。但这并不适用于多旋翼子母式无人机，因为多旋翼无人母机在释放及回收子机 时要求两架尺寸差异较大的无人机以很近的距离同时飞行，在这种条件下飞行中的气动干 扰将不可忽视，否则会带来很大的安全隐患。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种可改变相对位置、旋翼尺寸以及 轴距的子母式无人机地面试验装置，该试验装置主要由子母机旋翼、传感器及地面台架构 成，能够有效模拟飞行中可能发生的相对位置及飞行条件，从而充分分析释放及回收子机 过程中可能存在的干扰情况。
本发明的技术方案具体如下：
一种子母式无人机地面试验装置，包括：母机平台、子机平台、数据采集系统和供电 系统，
所述母机平台包括母机地面台架1、设置于母机地面台架1上的待测母机模型2；
所述子机平台包括子机地面台架3、待测子机4；
所述数据采集系统包括测力部件5、功率采集部件7和转速采集部件6；
所述待测子机4可移动的设置在子机地面台架3上。
优选的，所述待测母机模型2包括母机机身和母机旋翼，所述母机机身采用KT板材制 作。
优选的，所述待测母机模型2固定于母机地面台架1上。
优选的，所述测力部件5设置于子机地面台架3上，并与待测子机4相连。
优选的，所述功率采集部件7设置于子机地面台架3上，并与待测子机4相连。
优选的，所述转速采集部件6用于采集待测母机模型2和待测子机4旋翼的转速。
优选的，所述供电系统为待测母机模型2、待测子机4、测力部件、功率采集部件和转 速采集部件提供电力。
优选的，所述测力部件采用测力传感器，功率采集部件采用功率计，转速采集部件采 用转速测量仪。
优选的，所述待测子机4通过移动机构在子机地面台架3上实现三维位移。
优选的，所述待测母机模型2和待测子机4均为多旋翼式。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.本发明在地面台架上固定多旋翼作为无人子母式飞行器系统的子机与母机，可以通 过调节旋翼转速，更改旋翼尺寸，调节旋翼轴距，调节子机与母机的相对位置，实现对释 放与回收过程中存在的多种不同情况的模拟。并且可以研究多种不同相对大小的子母式无 人机的干扰情况，快速得到需要的试验数据。
2.本发明在固定状态下模拟子机与母机的悬停，大大降低了试验的难度，提高了成功 率。采取地面台架上装载的方式，提高了试验装置的通用性，能够根据不同情况对试验装 置进行快速地改装。
3.本发明包含丰富的数据采集系统，可以从多角度分析气动干扰的影响，并且操作简 易、通用性良好、试验对象丰富。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和 容易理解，其中：
图1为本发明实施例中子母式无人机地面试验装置的示意图；
图2为本发明实施例中子母式无人机地面试验装置的气动干扰示意图；
图3为本发明实施例中子母机干扰试验的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个实施例中，所述子母式无人机地面试验装置由待测母机模型2、待测子 机4、母机地面台架1、子机地面台架3、数据采集系统和供电系统构成。
具体以八旋翼母机和四旋翼子机为例。
实施例1
一种子母式无人机地面试验装置如图1所示，由待测母机模型2、待测子机4、母机地 面台架1、子机地面台架3、测力传感器，转速测量仪，功率计和供电系统组成。其中待测母机模型2固定于母机地面台架1上，并且采用转速测量仪对其旋翼进行数据采集。待测 子机4通过移动机构在子机地面台架3上可实现三维位移，所述移动机构可采用气缸、滑 轨或移动平台等。子机地面台架3上还固定有与待测子机4相连的测力传感器和功率计。 供电系统同时为上述部件提供电力。
采用上述子母式无人机地面试验装置进行具体子母机干扰试验的流程如下：
1.传感器精度测试
首先对测力传感器进行精度测试，对应不同拉力进行测量并观察传感器精度拟合曲线， 确保传感器精度达到要求。
2.测量母机旋翼转速
根据估算母机悬停得到的地面试验装置母机旋翼转速，调节输入油门量，并用转速测 量仪对转速进行测量，直至转速达到设计值，记录下此时的油门量，并在接下来的试验中 保持母机旋翼在此条件下旋转，用于试验中模拟母机的悬停流场。
3.测量子机旋翼转速
根据估算子机悬停得到的地面试验装置子机旋翼转速，调节输入油门量，并用转速测 量仪对转速进行测量，直至转速达到设计值，记录下此时的油门量，并在接下来的试验中 保持子机旋翼在此条件下旋转，用于模拟子机自主匀速向母机回收舱靠近。
4.改变子机位置测量不同工况
将地面试验装置各部件的电路全部接好，子机母机保证油门量不变，通过设置好的离 散的网格点坐标从上到下依次来调节子机的位置，分别测量移动过程中子机旋翼的转速、 功率；子机受到的力以及力矩的变化情况，最终对数据进行分析，量化子机收到的干扰情 况。子机移动的范围设置为纵向距离母机上表面h1倍子机旋翼半径至h2倍子机旋翼半径， 横向距母机几何中心-r倍子机旋翼半径至r倍子机旋翼半径，此部分为子机离开母机机身的 地面效应消失过渡区，同样以据子机旋翼半径为基本单位设置一系列的高度变化，采集过 渡区的影响数据。h1、h2、r的具体值根据试验所关注的问题进行设置。每个工况的试验需 要对母机旋翼启动与停止两种情况分别测量。
5.试验结果分析
本地面试验装置旨在研究不同尺寸的无人机母机旋翼对上方的无人机子机旋翼产生的 影响。对于实验结果的分析，首先参照实施例1所示，为固定尺寸大直径的母机旋翼及一 个固定尺寸的子机。对于本试验结果，采用系统辨识的方式快速建立整个干扰流场的影响 情况。以子机中心与母机机身表面中心的相对位置(Δx，Δy，Δz)为输入量，建立函数关系：
F＝f(Δx，Δy，Δz)
P1＝g1(Δx，Δy，Δz)
P2＝g2(Δx，Δy，Δz)
P3＝g3(Δx，Δy，Δz)
P4＝g4(Δx，Δy，Δz)
(其中，F为子机所受合力的值，f为所关联相对位置的函数。P1～P4分别为子机四个旋 翼的功率大小，g1～g4分别代表所关联相对位置的函数。)将中间的变化过程视为系统中的黑 箱，利用神经网络的方式选取95％的测量值作为训练集，剩余的测量值作为测试集，快速 拟合出气动干扰对子机的力和每个旋翼功率的影响。具体实施流程如图3。
对于本试验装置，还可以更换多组不同旋翼组合采用多种转速进行试验来测量，最终可 以利用系统辨识的方式，以母机旋翼半径R，子机旋翼半径s，子机与母机机身尺寸d1、d2， 子机中心与母机机身表面中心的相对位置(Δx，Δy，Δz)，子机旋翼转速ω1，母机旋翼转速ω2， 为输入量，快速建立不同旋翼尺寸转速的母机对上方的子机影响范围与效果的关系，最终 得到分析不同尺寸无人机下方对于上方产生气动干扰影响的模型。
在本实施例中，通过母机地面台架1和子机地面台架3将待测母机模型2和待测子机4 的旋翼系统固定，从而代替了悬停状态。位于上方的为释放/回收状态中的待测子机4，位 于下方的为悬停的待测母机模型2，可以通过保持旋翼转速不变，改变两者相对位置的方式 来模拟真实的位置变化，同时测量出不同位置气动干扰所带来的影响，如图2所示。子机 受到母机机身带来的地面效应及母机下洗气流的相互耦合干扰，母机也会受到来自子机下 洗流场的干扰。以离散点位的静态测量方法，可以避免真实飞行所带来的难以控制和难以 测量数据的弊端，同时设计有可以便于更换子机与母机旋翼尺寸和轴距等几何参数的台架， 大大提高了试验装置的通用性，可以对多种多旋翼无人机进行不同的试验。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点 包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一 定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离 本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发 明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种子母式无人机地面试验装置，其特征在于，该装置包括：母机平台、子机平台、数据采集系统和供电系统，
所述母机平台包括母机地面台架(1)、设置于母机地面台架(1)上的待测母机模型(2)；
所述子机平台包括子机地面台架(3)、待测子机(4)；
所述数据采集系统包括测力部件(5)、功率采集部件(7)和转速采集部件(6)；
所述待测子机(4)可移动的设置在子机地面台架(3)上。
2.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述待测母机模型2包括母机机身和母机旋翼，所述母机机身采用KT板材制作。
3.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述待测母机模型(2)固定于母机地面台架(1)上。
4.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述测力部件(5)设置于子机地面台架(3)上，并与待测子机(4)相连。
5.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述功率采集部件(7)设置于子机地面台架(3)上，并与待测子机(4)相连。
6.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述转速采集部件(6)用于采集待测母机模型(2)和待测子机(4)旋翼的转速。
7.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述供电系统为待测母机模型(2)、待测子机(4)、测力部件、功率采集部件和转速采集部件提供电力。
8.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述测力部件(5)采用测力传感器，功率采集部件(7)采用功率计，转速采集部件(6)采用转速测量仪。
9.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述待测子机(4)通过移动机构在子机地面台架(3)上实现三维位移。
10.根据权利要求1所述的子母式无人机地面试验装置，其特征在于，所述待测母机模型(2)和待测子机(4)均为多旋翼式。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104913912A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-16 | 北京航空航天大学 | 吊挂式共轴反转旋翼试验装置 |
| JP2017132461A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 大分県 | 無人飛行体の特性計測装置及びそれを用いた無人飛行体評価システム |
| CN107228720A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-10-03 | 长光卫星技术有限公司 | 涵道共轴双旋翼无人机气动特性试验台 |
| CN108482708A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-09-04 | 华南农业大学 | 一种纵列式双旋翼气动性能检测装置及检测方法 |
| US20200331607A1 (en) * | 2018-01-23 | 2020-10-22 | Ntt Docomo, Inc. | Information-processing device and information-processing method |
| CN113386962A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-09-14 | 北京航空航天大学 | 一种可空中释放回收的子母式无人机系统 |
-
2021
- 2021-10-25 CN CN202111240565.3A patent/CN114044162A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104913912A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-16 | 北京航空航天大学 | 吊挂式共轴反转旋翼试验装置 |
| JP2017132461A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 大分県 | 無人飛行体の特性計測装置及びそれを用いた無人飛行体評価システム |
| CN107228720A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-10-03 | 长光卫星技术有限公司 | 涵道共轴双旋翼无人机气动特性试验台 |
| US20200331607A1 (en) * | 2018-01-23 | 2020-10-22 | Ntt Docomo, Inc. | Information-processing device and information-processing method |
| CN108482708A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-09-04 | 华南农业大学 | 一种纵列式双旋翼气动性能检测装置及检测方法 |
| CN113386962A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-09-14 | 北京航空航天大学 | 一种可空中释放回收的子母式无人机系统 |
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