一种无人机推力线与重心偏差测量的顶支式装置及方法与流程

本发明属于无人机推力线测量的，具体涉及一种无人机推力线与重心偏差测量的顶支式装置及方法。

背景技术：

1、传统的无人机推力线测量方法通常采用腹部竖直吊挂法，测量理论推力线与实际重心之间的相对位置关系，并根据测量结果在一定范围内调整推力锥的安装位置。然而，这种方法存在以下问题：

2、1、测量状态与发射状态不一致：若在非满油状态下测量时，由于燃油在油箱中分布的变化，在判断理论推力线与重心偏差时，需要使用理论计算数值进行补偿，导致测量误差；

3、2、操作风险高：传统测量装置以机头朝下的方式吊起飞机，整机离地约1米，仅靠一根钢索吊挂，同时操作人员需使用升降平台至离地高度4~5米处作业，操作风险高；

4、3、耗时长：传统测量装置需要复杂的安装和调试过程，难以快速完成测量任务；

5、4、操作复杂：传统测量装置需要吊车、翻转机构、升降车等多种工程机械配合，操作流程复杂，对外场保障性要求高。

6、因此，针对现有的无人机推力线测量过程中存在的上述问题，本发明公开了一种无人机推力线与重心偏差测量的顶支式装置及方法。

技术实现思路

1、本发明公开了一种无人机推力线与重心偏差测量的顶支式装置及方法，利用顶支式测量模型，结合压力传感器和六维力传感器，能够使无人机的测试状态与任务状态一致，并通过测量方式的优化，实现安全、高效的推力线与重心力臂的测量。解决了传统方法中存在的测量状态与发射状态不一致、风险高、耗时长等问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种无人机推力线与重心偏差测量的顶支式装置，包括调平基座，所述调平基座的顶部设置有支撑平台，所述支撑平台的顶部的第一端设置有前支点锁定连接机构，所述支撑平台的顶部的第二端设置有推力锥锁定连接机构；所述支撑平台的底部的第一端与调平基座之间设置有平台调节机构，所述支撑平台的底部的第二端与调平基座之间设置有阶梯式支撑机构，所述平台调节机构与阶梯式支撑机构配合实现对支撑平台相对于水平面的倾角调节；所述前支点锁定连接机构与无人机的前支点连接，所述前支点锁定连接机构包括压力传感器，所述压力传感器测量前支点处的第一受力参数，所述推力锥锁定连接机构与无人机的后推力锥配合连接，所述推力锥锁定连接机构包括六维力传感器，所述六维力传感器测量后推力锥处的第二受力参数。

4、为了更好的实现本发明，进一步的，所述前支点锁定连接机构包括保护接头上框、保护接头下框、连接铰链、牛眼轴承，所述保护接头上框与保护接头下框通过连接铰链连接形成围合在前支点周围的框架结构，所述前支点与竖直插装至牛眼轴承中，所述牛眼轴承与框架结构连接，所述保护接头下框的底部设置有压力传感器。

5、为了更好的实现本发明，进一步的，所述推力锥锁定连接机构包括连接法兰、支臂、推力锥套，所述连接法兰设置在支撑平台的顶部的第二端上，所述连接法兰的顶部通过支臂与推力锥套的底部连接，所述推力锥套同轴于推力锥设置，所述推力锥套紧密配合套设在推力锥外部，所述推力锥套的底部设置有六维力传感器。

6、为了更好的实现本发明，进一步的，所述阶梯式支撑机构包括阶梯升降工作台面，所述阶梯升降工作台面的顶部与支撑平台的底部的第二端铰接。

7、为了更好的实现本发明，进一步的，所述平台调节机构包括调节丝杆、丝杆驱动机构、滑座，所述调节丝杆的第一端通过丝杆驱动机构安装在调平基座上，所述丝杆驱动机构用于带动调节丝杆朝向支撑平台伸缩，所述调节丝杆的第二端与滑座的底部转动卡接，所述滑座的顶部与支撑平台底部的第一端滑动配合连接。

8、为了更好的实现本发明，进一步的，所述调平基座的底部四角处设置有伸缩站脚，所述伸缩站脚的一侧设置有机轮。

9、一种无人机推力线与重心偏差测量的顶支方法，包括以下步骤：

10、步骤1、调节支撑平台至水平状态，将无人机以发射姿态吊装至支撑平台顶部，将前支点与前支点锁定连接机构对接，将推力锥与推力锥锁定连接机构对接；

11、步骤2、维持支撑平台的水平状态，对无人机进行称重，得到无人机的水平式重量；

12、步骤3、通过平台调节机构与阶梯式支撑机构配合，将支撑平台调节至使得推力锥轴线垂直于水平面的第二位置；

13、步骤4、以六维力传感器的中心为原点建立测量坐标系，基于测量坐标系测量推力锥处的六维受力参数，所述六维受力参数包括测量坐标系三个坐标轴的正交方向上的力、以及绕着测量坐标系三个坐标轴的力矩；

14、步骤5、维持支撑平台处于第二位置的状态，对无人机进行称重，得到无人机的竖直式重量；

15、步骤6、若同时满足水平式重量等于竖直式重量，且前支点处第一受力参数为0，则转入步骤7；若不能同时满足水平式重量等于竖直式重量，且前支点处第一受力参数为0，则重复步骤4-步骤5，直到同时满足水平式重量等于竖直式重量，且前支点处第一受力参数为0后，转入步骤7；

16、步骤7、基于竖直式重量、六维力传感器的中心与推力锥轴线之间的间距、绕着测量坐标系坐标轴的力矩计算无人机重心偏离推力锥轴线的距离。

17、为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤4中，以六维力传感器的中心为原点，竖直方向为z轴，无人机的俯仰方向为x轴，无人机的横滚方向为y轴建立测量坐标系。

18、为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤7中，计算无人机的重心在俯仰方向上偏离推力锥轴线的距离，计算公式为：

19、rx=（mx/gs）-l；

20、其中：rx表示无人机的重心在x轴方向上偏离推力锥轴线的距离；mx表示绕着x轴的力矩；gs表示竖直式重量；l表示六维力传感器的中心与推力锥轴线之间的间距；

21、所述步骤7中，计算无人机的重心在横滚方向上偏离推力锥轴线的距离，计算公式为：

22、ry=my/gs；

23、其中：ry表示无人机的重心在y轴方向上偏离推力锥轴线的距离；my表示绕着y轴的力矩；gs表示竖直式重量。

24、为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤7中，若同时满足rx=0、ry=0，则完成对无人机的调节，并将无人机恢复至初始姿态；若rx与ry中存在任一不为0，则重复步骤1-步骤6，直到同时满足rx=0、ry=0。

25、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

26、（1）本发明针对现有无人推力线测量过程中需沿航向轴整机翻转180°，并在起吊状态下将飞机从水平整体下翻至竖直自由状态存在的操作难度高、安全风险大的问题，利用顶支式方案避免了测量过程中整机多次多轴大角度翻转操作的安全风险，测量过程中飞机仅在俯仰角上调整不超过80°；

27、（2）本发明针对现有推力线测量过程中需准备的行吊、飞机翻转装置、曲臂升降车等大型设施设备在外场条件下难以满足的问题，顶支式测量方案全程仅需要顶支式推力线测量装置本身即完成测量，解决了辅助设施设备多而大的问题。同时整个测量操作过程也能控制在1小时以内；

28、（3）本发明针对常规推力线测量装置测量时飞机与推力锥处的受力关系为拉力，且飞机处于倒置，与实际发射时飞机状态存在差异的问题，顶支式测量为顶起飞机推力锥，此时飞机受力状态与发射时一致均为推力，同时飞机为高仰角姿态，飞机坐标与发射状态处于同一象限，不存在极性上的差异。