[发明专利]旋翼式火星无人机单旋翼系统气动特性测试装置及扭矩测试方法和升力测试方法

权利要求书

1.旋翼式火星无人机单旋翼系统气动特性测试装置，其特征在于，它包括运动模块（1）、扭矩测量模块（2）和升力测量模块（3）；

运动模块（1）下端面与扭矩测量模块（2）上端连接，运动模块（1）与扭矩测量模块（2）置于升力测量模块（3）平衡杆一端的上端面；

运动模块（1）用于产生旋转运动，进而产生扭矩和升力；

扭矩测量模块（2）用于测量运动模块（1）产生的扭矩；

升力测量模块（3）用于测量运动模块（1）产生的升力；

测试旋翼（1-1）、外置高速无刷电机（1-2）、一号转接杆（1-4）、二号转接杆（2-6）、上光栅尺（2-3）和下光栅尺（2-4）同轴布置，通过上光栅尺（2-3）与下光栅尺（2-4）之间的夹角变化，配合激光发射器（2-2）与激光接受器（2-5）的压力变化，测量测试旋翼（1-1）在工作状态下产生的扭矩大小；

在运动模块（1）运动时，采用布置于升力测量模块（3）平衡杆一端的扭矩测量模块（2）直接测量旋翼系统的扭矩，通过升力测量模块（3）平衡杆另一侧的配重块托盘（3-3）中的配重块平衡旋翼系统的质量，同时，通过置于升力测量模块（3）平衡杆另一侧的压力应变片（3-4）对旋翼系统的升力进行测量；

扭矩测量模块（2）包括两组滚珠轴承（2-1）、激光发射器（2-2）、上光栅尺（2-3）、下光栅尺（2-4）、激光接受器（2-5）、二号转接杆（2-6）、外壳顶盖（2-7）、外壳（2-8）、下光栅座（2-9）和外壳底盖（2-10）；

二号转接杆（2-6）为“T”型，二号转接杆（2-6）的上端与一号转接杆（1-4）的下端连接，二号转接杆（2-6）的下端与上光栅尺（2-3）连接，外壳顶盖（2-7）、外壳（2-8）和外壳底盖（2-10）通过螺钉依次连接，下光栅尺（2-4）、下光栅座（2-9）和外壳底盖（2-10）依次连接，且下光栅座（2-9）位于外壳底盖（2-10）的中心，上光栅尺（2-3）与下光栅尺（2-4）同轴相对设置，两组滚珠轴承（2-1）的内圆分别与二号转接杆（2-6）配合，两组滚珠轴承（2-1）的轴承外圆分别与外壳（2-8）配合，激光发射器（2-2）与外壳（2-8）内壁连接，激光接受器（2-5）与外壳底盖（2-10）连接，激光发射器（2-2）与激光接受器（2-5）同轴相对设置；

上光栅尺（2-3）与下光栅尺（2-4）之间采用细连杆连接，运动模块（1）将扭矩的变化通过二号转接杆（2-6）传递至上光栅尺（2-3），上光栅尺（2-3）的扭矩变化引起细连杆的扭转，细连杆的扭转带动下光栅尺（2-4）扭转，上光栅尺（2-3）与下光栅尺（2-4）之间角度的变换将运动模块（1）的扭矩转换为角度变化，并将扭矩变化放大；

细连杆为圆柱形；

细连杆能够根据不同范围的扭矩替换直径不同的连杆。

2.根据权利要求1所述的旋翼式火星无人机单旋翼系统气动特性测试装置，其特征在于，运动模块（1）包括测试旋翼（1-1）、外置高速无刷电机（1-2）、霍尔元件（1-3）和一号转接杆（1-4）；

外置高速无刷电机（1-2）的输出轴驱动测试旋翼（1-1）旋转，外置高速无刷电机（1-2）的外壳通过底部法兰与一号转接杆（1-4）上端连接，霍尔元件（1-3）与外置高速无刷电机（1-2）底部法兰连接，霍尔元件（1-3）与外置高速无刷电机（1-2）相邻且不接触，霍尔元件（1-3）用于对外置高速无刷电机（1-2）的转速进行闭环控制。

3.根据权利要求1所述的旋翼式火星无人机单旋翼系统气动特性测试装置，其特征在于，升力测量模块（3）包括平衡支座（3-1）、平衡杆（3-2）、配重块托盘（3-3）、压力应变片（3-4）和百分表座（3-5）；

外壳底盖（2-10）的底端与平衡杆（3-2）的一端通过螺钉连接，平衡支座（3-1）与平衡杆（3-2）连接，且平衡支座（3-1）置于平衡杆（3-2）中间的底部，压力应变片（3-4）与平衡杆（3-2）接触，且压力应变片（3-4）置于平衡杆（3-2）的另一端，百分表座（3-5）与压力应变片（3-4）连接，配重块托盘（3-3）置于压力应变片（3-4）与平衡支座（3-1）之间，且配重块托盘（3-3）与平衡杆（3-2）的上部连接。