CN116519210A - 一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置及方法，涉及质心测量技术领域，悬挂式巡飞器包括前挂耳和后挂耳，包括：机架；调整板的上侧设置有呈等腰三角形排布的前称重传感器、左称重传感器和右称重传感器；上板与三个称重传感器接触；倾转机构，包括连接杆和升降杆，前连接耳和后连接耳之间设置有连接耳连接板并分别用于与前挂耳和后挂耳连接，连接耳连接板上设置有倾转倾角传感器；控制单元，与前称重传感器、左称重传感器、右称重传感器、升降杆和倾转倾角传感器电性连接；解决现有技术中对于悬挂式巡飞器的质心的测量无法使用现有的针对导弹和固定翼的质心测量方式进行测量，使得悬挂式巡飞器的质心的测量成为难题的问题。

Description

一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置及方法

技术领域

本发明属于质心测量技术领域，更具体地，涉及一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置及方法。

背景技术

目前飞行器质心测量方法主要为支撑法，即通过3个或4个传感器支撑飞行器，根据力矩平衡原理进行质心测量。

导弹等外部回转体结构飞行器采用贴合圆弧面工装固定，首先测量水平面质心，然后使回转体结构飞行器沿轴线旋转90度，进行竖直方向质心测量。

固定翼等非回转调结构飞行器利用起落架支撑于测量平台上进行水平面质心测量，然后通过改变俯仰姿态进行竖直方向质心测量。俯仰角度越大，竖直方向质心测量精度越高，考虑实际操作便捷性，俯仰角度一半控制在5°以内，导致竖直方向质心测量精度偏低。

悬挂式巡飞器是一种固定翼飞行器，通过两个挂耳安装于母机导发架上，母机升空后采用导弹发射的方式将悬挂式巡飞器发射。巡飞器外形为非回转体结构不便于采用沿轴线旋转90度，且巡飞器无起落架，不便于采用底部支撑结构进行姿态变换。因此，对于悬挂式巡飞器的质心的测量无法使用上述两种测量方式进行测量，悬挂式巡飞器的质心的测量成为难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置及方法，解决现有技术中对于悬挂式巡飞器的质心的测量无法使用现有的针对导弹和固定翼的质心测量方式进行测量，使得悬挂式巡飞器的质心的测量成为难题的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置，所述悬挂式巡飞器包括前挂耳和后挂耳，该装置包括：

机架；

调整板，通过调平结构与所述机架连接，所述调整板的上侧设置有呈等腰三角形排布的前称重传感器、左称重传感器和右称重传感器；

上板，设置在所述调整板的上方并与所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器接触；

倾转机构，包括连接杆和升降杆，所述连接杆的一端和所述升降杆的一端与所述上板连接，所述连接杆的另一端与转动杆的一端铰接，所述转动杆和所述升降杆分别贯穿所述调整板上的第一通孔和第二通孔并分别与所述第一通孔和所述第二通孔之间形成间隙，所述转动杆的另一端和所述升降杆的另一端分别铰接有前连接耳和后连接耳，所述前连接耳和所述后连接耳之间设置有连接耳连接板并分别用于与所述前挂耳和所述后挂耳连接，所述连接耳连接板上设置有倾转倾角传感器；

控制单元，与所述前称重传感器、所述左称重传感器、所述右称重传感器、所述升降杆和所述倾转倾角传感器电性连接，并能够根据所述前称重传感器、所述左称重传感器、所述右称重传感器在所述倾转倾角传感器处于不同倾角时的称重结果计算所述悬挂式巡飞器的质心位置。

可选地，所述机架包括矩形框架和设置在所述矩形框架的四角的下方的四个支脚，所述支脚的下方设置有万向轮。

可选地，所述调平结构包括设置在所述调整板的四角上并与所述机架相配合的四个调平螺栓。

可选地，所述调平结构还包括调平倾角传感器，所述调平倾角传感器设置在所述上板的下侧。

可选地，所述调整板的四角上设置有安全螺栓，所述安全螺栓穿设在所述上板的螺栓孔内。

可选地，所述升降杆包括丝杆和连接在所述丝杆下方的丝杆连接杆，所述丝杆连接杆与所述后连接耳铰接，所述丝杆螺纹连接在齿轮的中心处，所述齿轮通过减速机与驱动电机连接。

可选地，所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的下侧与所述调整板连接，所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的上侧设置有圆弧形的探头部，三个所述探头部分别设置在所述上板下表面上的圆弧形凹坑内。

可选地，所述前连接耳和所述后连接耳分别通过螺钉与所述前挂耳和所述后挂耳连接，所述前挂耳和所述后挂耳上分别设置有螺钉螺纹孔。

本发明还提供一种悬挂式巡飞器质心自动测量方法，利用上述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，该方法包括：

通过调平结构将调整板和上板调平；

通过前挂耳和后挂耳分别与前连接耳和后连接耳的连接，将悬挂式巡飞器与倾转机构连接；

通过调节升降杆的升降使得倾转倾角传感器的倾角为第一倾角，所述第一倾角为0°，此时分别采集所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的第一称重结果、第二称重结果和第三称重结果；

根据所述第一称重结果、所述第二称重结果和所述第三称重结果及所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的相对位置关系计算所述悬挂式巡飞器的质量和其在X轴和Z轴的质心位置；

通过调节升降杆升降使得倾转倾角传感器的倾角为第二倾角，此时分别采集所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的第四称重结果、第五称重结果和第六称重结果；

根据所述第四称重结果、所述第五称重结果和所述第六称重结果、及所述悬挂式巡飞器在X轴和Z轴的质心位置计算所述悬挂式巡飞器在Y轴的质心位置。

可选地，利用下述公式一计算所述悬挂式巡飞器的质量：

G＝P1+P2+P3

其中，G为悬挂式巡飞器的质量，P1、P2、P3分别为第一称重结果、第二称重结果、第三称重结果；

利用下述公式二计算所述悬挂式巡飞器在X轴和Z轴的质心位置：

其中，x为倾转倾角传感器的倾角为第一倾角时X轴方向的质心位置，L为前称重传感器测量点至Z轴的距离，h1和h2分别为左称重传感器和右称重传感器至X轴的距离；X轴为等腰三角形的顶点向底边的垂线方向，Y轴为等腰三角形底边的方向，Z轴为穿过等腰三角形的底边的中点的竖向线的方向；

利用如下公式三计算所述悬挂式巡飞器在Y轴的质心位置：

其中，x’为倾转倾角传感器的倾角为第二倾角时X轴方向的质心位置，a为前挂耳的旋转点到悬挂式巡飞器的理论质心平面的距离，θ为第二倾角。

本发明提供一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置及方法，其有益效果在于：该装置充分利用了悬挂式巡飞器挂耳进行安装测试，所有称重传感器信号以及倾角传感器信号均可通过控制系单元采集和计算；质心测量过程中自动完成倾转及测量，测量方便；并且，可自动进行多次重复测量，消除随机误差，测量精度高。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置的三维结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置的调整板和上板的局部结构示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置的上板的局部结构示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置的调整板的局部结构示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置的倾转机构的局部结构示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置的倾转倾角传感器的倾角为第一倾角时的结构示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置的倾转倾角传感器的倾角为第二倾角时的结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；2、调整板；3、前称重传感器；4、左称重传感器；5、右称重传感器；6、上板；7、连接杆；8、转动杆；9、前连接耳；10、后连接耳；11、连接耳连接板；12、倾转倾角传感器；13、控制单元；14、调平螺栓；15、调平倾角传感器；16、安全螺栓；17、丝杆；18、减速机；19、驱动电机；20、开关电源；21、悬挂式巡飞器22、丝杆连接杆。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如图1至图5所示，本发明提供一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置，悬挂式巡飞器包括前挂耳和后挂耳，该装置包括：

机架1；

调整板2，通过调平结构与机架1连接，调整板2的上侧设置有呈等腰三角形排布的前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5；

上板6，设置在调整板2的上方并与前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5接触；

倾转机构，包括连接杆7和升降杆，连接杆7的一端和升降杆的一端与上板6连接，连接杆7的另一端与转动杆8的一端铰接，转动杆8和升降杆分别贯穿调整板2上的第一通孔和第二通孔并分别与第一通孔和第二通孔之间形成间隙，转动杆8的另一端和升降杆的另一端分别铰接有前连接耳9和后连接耳10，前连接耳9和后连接耳10之间设置有连接耳连接板11并分别用于与前挂耳和后挂耳连接，连接耳连接板11上设置有倾转倾角传感器12；

控制单元13，与前称重传感器3、左称重传感器4、右称重传感器5、升降杆和倾转倾角传感器12电性连接，并能够根据前称重传感器3、左称重传感器4、右称重传感器5在倾转倾角传感器12处于不同倾角时的称重结果计算悬挂式巡飞器的质心位置。

具体的，为解决现有技术中对于悬挂式巡飞器的质心的测量无法使用现有的针对导弹和固定翼的质心测量方式进行测量，使得悬挂式巡飞器的质心的测量成为难题的问题；本发明提供的悬挂式巡飞器质心自动测量装置充分利用了悬挂式巡飞器挂耳进行安装测试，所有称重传感器信号以及倾角传感器信号均可通过控制系单元采集和计算；质心测量过程中自动完成倾转及测量，测量方便；并且，可自动进行多次重复测量，消除随机误差，测量精度高。

可选地，机架1包括矩形框架和设置在矩形框架的四角的下方的四个支脚，支脚的下方设置有万向轮。

具体的，矩形框架用于支撑调整板2，调整板2通过调平结构与矩形框架接触，四个支脚将矩形框架支撑起足够容纳和悬挂悬挂式巡飞器的高度，万向轮的设置使得该装置便于移动，操作方便。

可选地，调平结构包括设置在调整板2的四角上并与机架1相配合的四个调平螺栓14。

具体的，调整板2为矩形板，其四角上分别设置有一个调平螺栓14，通过旋动调平螺栓14能够将调整板2及其上方的上板6调平。

可选地，调平结构还包括调平倾角传感器15，调平倾角传感器15设置在上板6的下侧。

具体的，调平倾角传感器15设置在上板6上，用于上板6的调平状态的检验，保证调平效果，提高测量的准确性。

可选地，调整板2的四角上设置有安全螺栓16，安全螺栓16穿设在上板6的螺栓孔内。

具体的，四个安全螺栓16活动贯穿上板6，可以防止上板6脱落。

可选地，升降杆包括丝杆17和连接在丝杆17下方的丝杆连接杆22，丝杆连接杆22与后连接耳10铰接，丝杆17螺纹连接在齿轮的中心处，齿轮通过减速机18与驱动电机19连接。

具体的，驱动电机19通过蜗轮蜗杆减速机18传动驱动齿轮转动，利用齿轮与丝杆17的螺纹配合，使得丝杆17能够升降，进而实现升降杆的升降，能够带动悬挂在倾转机构的下方的悬挂式巡飞器进行倾转。

可选地，前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5的下侧与调整板2连接，前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5的上侧设置有圆弧形的探头部，三个探头部分别设置在上板6下表面上的圆弧形凹坑内。

具体的，前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5分别处于等腰三角形的顶角点和两个底角点上，在本实施例中，前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5还处于理论重心为圆心的圆上，可以保证三个称重传感器受力均匀，防止倾覆；三个称重传感器的探头部与上板6的下表面采用圆弧与圆弧形凹坑的配合，具有自适应性能，从而保证称重的精度。

可选地，前连接耳9和后连接耳10分别通过螺钉与前挂耳和后挂耳连接，前挂耳和后挂耳上分别设置有螺钉螺纹孔。

具体的，螺钉穿过前连接耳9和后连接耳10并拧入螺钉螺纹孔内，实现悬挂式巡飞器的悬挂连接。

在本实施例中，还包括显示单元，与控制单元13连接，用于显示测量状态和测量结果的显示。

在本实施例中，还包括开关电源20，开关电源20可以完成供电和电压的转换，保证了该装置使用的便捷性；开关电源20和控制单元13均可以设置在调整板2的上侧。

在本实施例中，当倾转倾角传感器12的倾角为0°时，前挂耳和后挂耳上的螺钉螺纹孔处于同一高度；倾转倾角传感器12测量的连接耳连接板11的倾角即为悬挂式巡飞器的轴线倾角。

在本实施例中，驱动电机19为伺服电机。

在本实施例中，连接杆7的一端通过法兰盘与上板6连接。

本发明还提供一种悬挂式巡飞器质心自动测量方法，利用上述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，该方法包括：

通过调平结构将调整板2和上板6调平；

通过前挂耳和后挂耳分别与前连接耳9和后连接耳10的连接，将悬挂式巡飞器与倾转机构连接；

通过调节升降杆的升降使得倾转倾角传感器12的倾角为第一倾角，第一倾角为0°，此时分别采集前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5的第一称重结果、第二称重结果和第三称重结果；

根据第一称重结果、第二称重结果和第三称重结果及前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5的相对位置关系计算悬挂式巡飞器的质量和其在X轴和Z轴的质心位置；

通过调节升降杆升降使得倾转倾角传感器12的倾角为第二倾角，此时分别采集前称重传感器3、左称重传感器4和右称重传感器5的第四称重结果、第五称重结果和第六称重结果；

根据第四称重结果、第五称重结果和第六称重结果、及悬挂式巡飞器在X轴和Z轴的质心位置计算悬挂式巡飞器在Y轴的质心位置。

可选地，利用下述公式一计算悬挂式巡飞器的质量：

G＝P1+P2+P3

其中，G为悬挂式巡飞器的质量，P1、P2、P3分别为第一称重结果、第二称重结果、第三称重结果；

利用下述公式二计算悬挂式巡飞器在X轴和Z轴的质心位置：

其中，x为倾转倾角传感器12的倾角为第一倾角时X轴方向的质心位置，L为前称重传感器3测量点至Z轴的距离，h1和h2分别为左称重传感器4和右称重传感器5至X轴的距离；X轴为等腰三角形的顶点向底边的垂线方向，Y轴为等腰三角形底边的方向，Z轴为穿过等腰三角形的底边的中点的竖向线的方向；

利用如下公式三计算悬挂式巡飞器在Y轴的质心位置：

其中，x’为倾转倾角传感器12的倾角为第二倾角时X轴方向的质心位置，a为前挂耳的旋转点到悬挂式巡飞器的理论质心平面的距离，θ为第二倾角。

具体的，第二倾角可以设定为25°，悬挂式巡飞器设计过程中会有一个理论质心，上述的理论质心平面为理论质心所在的平行于YZ平面的平面，前挂耳的旋转点向理论质心平面的垂线距离即为a。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种悬挂式巡飞器质心自动测量装置，所述悬挂式巡飞器包括前挂耳和后挂耳，其特征在于，该装置包括：

机架；

调整板，通过调平结构与所述机架连接，所述调整板的上侧设置有呈等腰三角形排布的前称重传感器、左称重传感器和右称重传感器；

上板，设置在所述调整板的上方并与所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器接触；

倾转机构，包括连接杆和升降杆，所述连接杆的一端和所述升降杆的一端与所述上板连接，所述连接杆的另一端与转动杆的一端铰接，所述转动杆和所述升降杆分别贯穿所述调整板上的第一通孔和第二通孔并分别与所述第一通孔和所述第二通孔之间形成间隙，所述转动杆的另一端和所述升降杆的另一端分别铰接有前连接耳和后连接耳，所述前连接耳和所述后连接耳之间设置有连接耳连接板并分别用于与所述前挂耳和所述后挂耳连接，所述连接耳连接板上设置有倾转倾角传感器；

控制单元，与所述前称重传感器、所述左称重传感器、所述右称重传感器、所述升降杆和所述倾转倾角传感器电性连接，并能够根据所述前称重传感器、所述左称重传感器、所述右称重传感器在所述倾转倾角传感器处于不同倾角时的称重结果计算所述悬挂式巡飞器的质心位置。

2.根据权利要求1所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，所述机架包括矩形框架和设置在所述矩形框架的四角的下方的四个支脚，所述支脚的下方设置有万向轮。

3.根据权利要求1所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，所述调平结构包括设置在所述调整板的四角上并与所述机架相配合的四个调平螺栓。

4.根据权利要求3所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，所述调平结构还包括调平倾角传感器，所述调平倾角传感器设置在所述上板的下侧。

5.根据权利要求1所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，所述调整板的四角上设置有安全螺栓，所述安全螺栓穿设在所述上板的螺栓孔内。

6.根据权利要求1所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，所述升降杆包括丝杆和连接在所述丝杆下方的丝杆连接杆，所述丝杆连接杆与所述后连接耳铰接，所述丝杆螺纹连接在齿轮的中心处，所述齿轮通过减速机与驱动电机连接。

7.根据权利要求1所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的下侧与所述调整板连接，所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的上侧设置有圆弧形的探头部，三个所述探头部分别设置在所述上板下表面上的圆弧形凹坑内。

8.根据权利要求1所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，所述前连接耳和所述后连接耳分别通过螺钉与所述前挂耳和所述后挂耳连接，所述前挂耳和所述后挂耳上分别设置有螺钉螺纹孔。

9.一种悬挂式巡飞器质心自动测量方法，利用根据权利要求1-8任一项所述的悬挂式巡飞器质心自动测量装置，其特征在于，该方法包括：

通过调平结构将调整板和上板调平；

通过前挂耳和后挂耳分别与前连接耳和后连接耳的连接，将悬挂式巡飞器与倾转机构连接；

通过调节升降杆的升降使得倾转倾角传感器的倾角为第一倾角，所述第一倾角为0°，此时分别采集所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的第一称重结果、第二称重结果和第三称重结果；

根据所述第一称重结果、所述第二称重结果和所述第三称重结果及所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的相对位置关系计算所述悬挂式巡飞器的质量和其在X轴和Z轴的质心位置；

通过调节升降杆升降使得倾转倾角传感器的倾角为第二倾角，此时分别采集所述前称重传感器、所述左称重传感器和所述右称重传感器的第四称重结果、第五称重结果和第六称重结果；

根据所述第四称重结果、所述第五称重结果和所述第六称重结果、及所述悬挂式巡飞器在X轴和Z轴的质心位置计算所述悬挂式巡飞器在Y轴的质心位置。

10.根据权利要求9所述的挂式巡飞器质心自动测量方法，其特征在于，利用下述公式一计算所述悬挂式巡飞器的质量：

G＝P1+P2+P3

其中，G为悬挂式巡飞器的质量，P1、P2、P3分别为第一称重结果、第二称重结果、第三称重结果；

利用下述公式二计算所述悬挂式巡飞器在X轴和Z轴的质心位置：

其中，x为倾转倾角传感器的倾角为第一倾角时X轴方向的质心位置，L为前称重传感器测量点至Z轴的距离，h1和h2分别为左称重传感器和右称重传感器至X轴的距离；X轴为等腰三角形的顶点向底边的垂线方向，Y轴为等腰三角形底边的方向，Z轴为穿过等腰三角形的底边的中点的竖向线的方向；

利用如下公式三计算所述悬挂式巡飞器在Y轴的质心位置：

其中，x’为倾转倾角传感器的倾角为第二倾角时X轴方向的质心位置，a为前挂耳的旋转点到悬挂式巡飞器的理论质心平面的距离，θ为第二倾角。