CN112362288A - 一种风洞试验无人机迎角自动调节*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风洞试验无人机迎角自动调节***，包含步进电机、电机控制器、丝杠、定位支架、飞机支杆、角度调节滑块、角度调节器、滑槽、控制箱、丝杠滑块和底座。丝杠滑块安装在丝杠上，丝杠安装在电机控制器上，并与步进电机连接；无人机固定在飞机支杆上，飞机支杆安装在角度调节滑块上，角度调节滑块铰接在角度调节器上，角度调节器固定在丝杠滑块上；定位支架前段与飞机支杆铰接，后端与滑槽连接；底座固定在滑轨下端，控制箱固定在滑轨背部，控制箱中装有电源、单片机和触控板。在飞机支杆、角度调节滑块和角度调节器的作用下进行迎角调节；通过单片机计算丝杠滑块的运动距离，并控制步进电机使无人机的重心位于风场中段。
Description
技术领域
本发明涉及风洞试验测量技术领域，尤其是涉及一种无人机迎角自动调节***。
背景技术
空气动力学是目前世界科学领域里最为活跃、最具有发展潜力的学科之一，而风洞试验则是空气动力学研究领域最为行之有效的措施。在研制各种飞机、导弹等飞行器的过程中，风洞是必不可少的实验设施。在风洞中可以人为产生和控制实验所需的气流，并以此模拟飞行器在飞行过程中其周围的气流状态，还可以定量观测气流对飞行器的作用。通过观察风洞中出现的物理现象，可以据此研究飞行器的气动特性，因此，风洞试验作为最有效的工具是进行空气动力学实验必不可少的措施。
风洞试验通过控制安置在风洞中飞行器的气流速度、温度和压力等研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器的空气动力学特性。飞行器通常需要采集多个迎角的试验数据，通过风洞迎角机构进行角度调节，并且在迎角的调节过程中需要保证飞行器位于风速场中段，以获得准确的试验数据。目前大型风洞迎角机构的调节装置多为模型支撑杆和弯刀板合为一体，姿态跟随弯刀板一起调整。上述结构在有限空间内攻角范围相对比较狭小，攻角的姿态调整范围有限。小型风洞由于空间位置有限，无法安装上述迎角调节机构，通常采用象限仪进行飞行器迎角的测量，象限仪无法准确测量飞行器的重心角度，常采用飞机支杆的迎角作为飞行器的迎角。由图1可知，飞机支架通常采用悬臂梁结构以降低支架对飞行器尾流的干扰，象限仪进行迎角测量时，由于仪器自身重量的作用导致支杆角度产生偏差，导致飞行器迎角测量偏差；同时由于迎角变化飞行器重心在风场中的位置随之偏移，通常需要调节底座的高度以保持飞行器位于风场中段。
发明内容
本发明旨在解决现有风洞试验迎角测量中存在的误差大和效率低的问题，提出了一种无人机迎角自动调节***。
一种风洞试验无人机迎角自动调节***，其特征在于，包括(如图1、2所示)步进电机1、电机控制器2、丝杠3、定位支架4、无人机5、飞机支杆6、角度调节滑块7、角度调节器8、滑轨9、滑槽10、控制箱11、定位销12、底座13和丝杠滑块14。
丝杠滑块14安装在丝杠3上，丝杠3安装在电机控制器2上，并与步进电机1连接；无人机5固定在飞机支杆6上，飞机支杆6安装在角度调节滑块7上，角度调节滑块7铰接在角度调节器8上，角度调节器8固定在丝杠滑块14上；定位支架4前段与飞机支杆6铰接，后端与滑槽10连接；底座13固定在滑轨9下端，控制箱11固定在滑轨9上，控制箱11中装有电源、单片机、控制面板。
无人机的迎角能够在飞机支杆6、角度调节滑块7和角度调节器8的作用下进行角度的调节；通过控制箱11中单片机的运算可以进行无人机重心高度的计算，在触控板设置相应的角度，并由控制器发送电信号，控制步进电机1运动使得无人机的重心保持在同一高度。
本发明的优点在于：本发明的无人机迎角自动调节***可以进行无人机迎角的快速调节，并进行无人机重心的自动调节，进而保证无人机处于最佳的风速段中，不仅提高了风洞试验角度调节效率，也提高风洞试验数据的准确性。通过角度调节器中不同限位孔的设计可以进行0-90°的快速调节；提高了风洞试验过程中俯仰角的测量精度和效率。通过单片机计算和控制丝杠滑块的上下运控，完成无人机在风场中的高度的自动调节。底座和固定支架采用三角形布局方式，不仅降低了***重量，也在试验过程中提高了无人机的整体稳定性。飞机支杆采用采用尾部安装方式，可以最大限度的保留无人机的机身气动性，并降低支杆的尾流干扰。本发明的无人机迎角自动调节***，结构简单、布局合理，实现迎角的自动调节，可简化试验流程，提高工作效率。
附图说明
图1：一种无人机迎角自动调节***示意图。
图2：角度调节器主视图。
具体实施方式
底座13采用三角铁焊接而成，提高了底座强度和***稳定性。丝杠3与底座13通过螺栓固定在一起，与底座13成三角形布局，增强了丝杠3的俯仰稳定性。步进电机1安装在丝杠顶端，通过电机控制器2与丝杠3连接。
角度调节器8通过螺栓固定在丝杠滑块14上，随丝杠滑块14上下移动进行高度调节，并由定位支架4进行高度固定。定位支架4一段螺栓连接在滑槽10上，滑槽10在丝杠3两侧，另一端通过销钉铰接在飞机支杆6上，定位支架4、飞机支杆6和丝杠3三者成三角形稳定结构，达到高度固定、角度稳定的目的。飞机支杆6一端与无人机5连接，另一端与角度调节滑块7紧配合固定，角度调节滑块7呈U型，通过旋转轴与角度调机器8连接，通过定位销12与角度调节器8完成角度定位。无人机5的俯仰角由飞机支杆6进行调节，飞机支杆6与角度调节滑块7同步运动。
控制箱11安装在丝杠3背部，内部装有电源、单片机、控制面板。电源采用5v电池为单片机和控制面板供电。控制面板与单片机连接，控制面板可进行高度和角度数据的输入。单片机主要进行数据运算，与电机控制器2以导线形式连接，将运算结果转换为电信号，并进行步进电机1的运动调节。
风洞试验前将角度调节器8，调整到0°，并将丝杠滑块14调整到滑轨中间位置。将底座13调整为水平状态，确保飞机支架6位于风速场的中段位置。
角度调节器的主视图如图2所示，角度调节器8呈扇形，开有10°-80°的角度定位孔，当角度调节滑块7位于水平和垂直位置时的俯仰角为0°和90°，能够实现0°-90°范围内角度的调节。角度调节滑块7呈U型，通过转动轴与角度调节器8固定连接，并通过定位销12进行不同角度的定位。根据试验要求进行角度调节，以40°为例，将角度滑块7滑到角度调节器8的40°孔，通过定位销12进行固定。
高度调节时，用米尺测量角度调节器8在0°和40°时，飞机支杆7顶端与地面的距离h0和h1，将测量的尺寸输入到控制箱11的单片机中，同时将角度调节器8的角度值40°，通过控制面板输入到单片机中，由单片机计算得到丝杠滑块14的运动距离，并将控制信号传输电机控制器2，电机控制器2控制步进电机1带动丝杠3转动，控制丝杠滑块14运动到指定的高度。角度调节器8与丝杠滑块14通过螺纹固定连接（如图2所示），通过丝杠滑块14的运动可以完成无人机高度的调节，以确保其位于风场中间段。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种风洞试验无人机迎角自动调节***，其特征在于，包括(如图1、2所示)步进电机1、电机控制器2、丝杠3、定位支架4、无人机5、飞机支杆6、角度调节滑块7、角度调节器8、滑轨9、滑槽10、控制箱11、定位销12、底座13和丝杠滑块14。
2.权利要求1所述一种风洞试验无人机迎角自动调节***，其特征在于所述丝杠滑块14安装在丝杠3上，丝杠3安装在电机控制器2上，并与步进电机1连接；无人机5固定在飞机支杆6上，飞机支杆6安装在角度调节滑块7上，角度调节滑块7铰接在角度调节器8上，角度调节器8固定在丝杠滑块14上；定位支架4前段与飞机支杆6铰接，后端与滑槽10连接；底座13固定在滑轨9下端，控制箱11固定在滑轨9上，控制箱11中装有电源、单片机、控制面板。
3.权利要求1所述一种风洞试验无人机迎角自动调节***，其特征在于无人机的迎角能够在飞机支杆6、角度调节滑块7和角度调节器8的作用下进行角度的调节；通过控制箱11中单片机的运算可以进行无人机重心高度的计算，在触控板设置相应的角度，并由控制器发送电信号，控制步进电机1运动使得无人机的重心保持在同一高度。
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|---|---|---|---|---|
| CN113048118A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 大连理工大学 | 一种用于迎角调节的液压支撑装置 |
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