一种车载气动试验装置的制作方法

1.本发明涉及飞行器气动试验技术领域，特别涉及一种车载气动试验装置。


背景技术：

2.气动试验是飞行器研制工作中一个不可缺少的组成部分，因此开展气动试验的设备是飞行器设计和研制必备的重要基础设备。目前旋翼无人机、低速固定翼无人机以及倾转翼无人机等低速飞行器已经成为民用、军用领域研究的热点，但目前针对旋翼无人机这类低速飞行器气动试验的专用风洞数量较少，而且风洞设备建设及运行成本都比较高，大大限制了该类飞行器的研制。因此，针对低速飞行器气动试验的低成本试验装置将有很大的市场前景。


技术实现要素：

3.本发明意在提供一种车载气动试验装置，解决了目前没有针对低速飞行器气动试验的低成本试验装置的问题。
4.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种车载气动试验装置，包括试验车体，所述试验车体上设有橡胶隔振平台，所述橡胶隔振平台上固定连接六分量测力天平，所述六分量测力天平的顶部设有可为飞行器模型提供三个方向自由度的三自由度支撑装置，所述三自由度支撑装置上安装有飞行器模型，所述飞行器模型的移动方向上还设有安装在试验车体上的环境感知系统、数据采集存储模块和数据处理模块，所述环境感知系统包括用于识别周边环境的图像采集模块、用于测量风场数据的风速风向传感器、用于确定当前位置信息的gps和气压计，所述数据采集储存模块用于采集存储图像采集模块、风速风向传感器、gps和气压计获得的相关数据，所述数据处理模块用于分析处理数据采集储存模块中采集存储的数据。
5.进一步的，所述三自由度支撑装置上安装有流线型配重块。
6.通过上述设置，利用流线型配重块可平衡三自由度支撑装置，增强了本方案的可靠性。
7.进一步的，所述试验车体上安装有位于飞行器模型运动方向上的气流阻尼设备。
8.通过上述设置，用以调节来流的湍流度、均匀度等参数，使气流参数符合试验的需求。
9.进一步的，所述试验车体上安装有自动驾驶系统。
10.通过上述设置，可提前规划试验路径及速度，并在较大行驶速度下避免驾驶人员受伤的风险。
11.进一步的，所述试验车体采用汽油车或新能源汽车。
12.与现有技术相比，本方案的有益效果：
13.1、本方案通过试验车体的水平运动产生气流开展试验，试验车体的改造和运行成本较低，有利于试验的开展。
14.2、本方案对试验场地的要求极低，只需在室外的平坦路面上或空地运行即可，大大降低了试验条件的限制。同时本方案没有气象条件的限制，在室外运行可获得更接近实际情况的试验数据。
15.3、本方案的试验车体可采用两种动力形式，无论是采用油机驱动还是电机驱动都可借鉴现有汽车驱动技术，改造难度小。根据不同需求，可以采用不同的动力形式，采用电动机驱动时，试验车体响应更快，并且更加环保；采用活塞发动机驱动时，可获得更大的加速度，减少试验车体行驶距离。
16.4、本方案采用两种驾驶方式，用户可以通过需要选择驾驶方式。采用有人驾驶的方式，驾驶系统改造成本较低，可充分利用现有技术；采用无人驾驶的方式，可提前规划试验路径及速度，并在较大行驶速度下避免驾驶人员受伤的风险。
17.5、本方案的飞行器模型采用释放了三个转动自由度的支杆支撑，可绕三轴自由转动，相比风洞内运行的负载的模型姿态控制设备，更接近真实飞行状况。
附图说明
18.图1是实施例1的一种车载气动试验装置的结构示意图。
具体实施方式
19.下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
20.说明书附图中的附图标记包括：试验车体1、橡胶隔振平台2、六分量测力天平3、三自由度支撑装置4、流线型配重块5、飞行器模型6、环境感知系统7、气流阻尼设备8。
21.实施例1
22.如附图1所示：一种车载气动试验装置，包括试验车体1，本实施例中试验车体1采用现有技术中的携带汽油发动机的普通货车改装而成。试验车体1上安装有橡胶隔振平台2，利用橡胶隔振平台2来减缓试验车体1与三自由度支撑装置4之间的震动力。橡胶隔振平台2上固定连接六分量测力天平3，六分度测力天平采用六分度盒式测力天平，可以测量三个轴向力和三个绕轴旋转的力矩。同时，六分度测力天平刚度大，力与力矩的机械分解较彻底，相互干扰量小。六分量测力天平3的顶部设有三自由度支撑装置4，三自由度支撑装置4由支杆前段、支杆中段、支杆后段和万向铰组成，支杆前段通过万向铰连接在飞行器模型6的腹部。支杆前段与支杆中段铰接，支杆中段上安装有流线型配重块5，借助流线型配重块5来保持三自由度支撑装置4的平衡。支杆后段铰接在试验车体1上。利用三自由度支撑装置4可实现飞行器模型6产生俯仰、滚转、偏航三轴的转动。
23.万向铰上安装有飞行器模型6，若飞行器模型6体型较小则采用全尺寸模型，若飞行器模型6体型过大则采用缩比模型。本实施例在室外空旷场地运行，当飞行器模型6的尺寸在6m(高)
×
4m(宽)
×
3m(长)以内的可采用全尺寸模型，超过此范围时需采用缩比模型。飞行器模型6右侧的正前方还设有安装在试验车体1上的环境感知系统7、数据采集存储模块和数据处理模块。环境感知系统7包括用于识别周边环境的图像采集模块、用于测量风场数据的风速风向传感器、用于确定当前位置信息的gps和气压计，图像采集模块采用摄像头。数据采集储存模块用于采集存储图像采集模块、风速风向传感器、gps和气压计获得的相关数据，数据采集储存模块采用存储器，数据采集储存模块分别与图像采集模块、风速风
向传感器、gps和气压计电连接。数据处理模块用于分析处理数据采集储存模块中采集存储的数据，数据处理模块采用单片机。数据处理模块上还电连接有惯性导航系统。
24.本方案的工作过程：
25.本方案利用搭载的图像采集模块进行环境拍摄，形成环境检测图像；利用搭载的风速风向传感器，测量无人机模型所处环境下的风速和风向；利用gps、气压计、惯导系统等判断无人机所处位置及姿态。试验车体1上还安装有位于飞行器模型6运动方向上的气流阻尼设备8，气流阻尼设备8用以调节来流的湍流度、均匀度等参数，使气流参数符合试验的需求。
26.工作时先本试验装置中各部件是否运行状态良好，对gps进行标定，再进行试验路线及任务规划，随后启动试验车体1，按预定任务路线和速度行驶，过程中产生的数据存储在数据采集储存模块，试验结束，利用数据处理模块对数据进行提取分析。
27.实施例2
28.本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例的试验车体1采用新能源汽车改装而成。
29.实施例3
30.本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例的试验车体1上安装有汽车自动驾驶系统，从而实现试验车体1的无人驾驶。
31.以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种车载气动试验装置，其特征在于：包括试验车体，所述试验车体上设有橡胶隔振平台，所述橡胶隔振平台上固定连接六分量测力天平，所述六分量测力天平的顶部设有可为飞行器模型提供三个方向自由度的三自由度支撑装置，所述三自由度支撑装置上安装有飞行器模型，所述飞行器模型的移动方向上还设有安装在试验车体上的环境感知系统、数据采集存储模块和数据处理模块，所述环境感知系统包括用于识别周边环境的图像采集模块、用于测量风场数据的风速风向传感器、用于确定当前位置信息的gps和气压计，所述数据采集储存模块用于采集存储图像采集模块、风速风向传感器、gps和气压计获得的相关数据，所述数据处理模块用于分析处理数据采集储存模块中采集存储的数据。2.根据权利要求1所述的一种车载气动试验装置，其特征在于：所述三自由度支撑装置上安装有流线型配重块。3.根据权利要求1所述的一种车载气动试验装置，其特征在于：所述试验车体上安装有位于飞行器模型运动方向上的气流阻尼设备。4.根据权利要求1所述的一种车载气动试验装置，其特征在于：所述试验车体上安装有自动驾驶系统。5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种车载气动试验装置，其特征在于：所述试验车体采用汽油车或新能源汽车。

技术总结
本发明专利公开了一种车载气动试验装置，具体涉及飞行器气动试验技术领域。包括试验车体，试验车体上设有橡胶隔振平台，橡胶隔振平台上固定连接六分量测力天平，六分量测力天平的顶部设有三自由度支撑装置，三自由度支撑装置上安装有飞行器模型，飞行器模型的移动方向上还设有环境感知系统、数据采集存储模块和数据处理模块，环境感知系统包括图像采集模块、风速风向传感器、GPS和气压计，数据采集储存模块用于采集存储图像采集模块、风速风向传感器、GPS和气压计获得的相关数据。采用本发明技术方案解决了目前没有针对低速飞行器气动试验的低成本试验装置的问题，可用于低速飞行器的试验设计。的试验设计。的试验设计。


技术研发人员：吴文华 李鹏 廖飞 张旭 高俊 刘磊 徐兴念 吴世崇 逯明清 刑贝贝 李迎翔
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/3/8