倾转旋翼无人机铁鸟试验台
1.本实用新型涉及倾转旋翼飞行器领域，具体地说是一种倾转旋翼无人机铁鸟试验台。
背景技术：
2.动力链(旋翼系统、传动系统等)是飞行器的关键组成部分，其为飞行器提供动力并实现操控，动力链的性能直接决定了飞行器的性能和可靠性。而倾转旋翼无人机是一种具有直升机和飞机两种飞行模态的飞行器，比如授权公告号为cn107985583b的专利中就公开了一种倾转旋翼无人机，如图4所示，该种类型无人机的动力链通常包括动力电机、传动系统、传动轴、短舱(内设齿轮箱)、旋翼等部分，其中短舱可以通过倾转驱动组件驱动绕传动轴倾转，如专利cn112733276a的背景技术所述，在起飞和降落阶段(多旋翼机模式)，短舱和旋翼轴向均竖直向上，旋翼此时提供向上的升力，在平飞阶段(固定翼模式)，短舱向前旋转90度和旋翼一起轴向转至水平，此时无人机变成螺旋桨固定翼飞机，另外cn107985583b专利中的附图1～2中也给出了倾转旋翼无人机的两种飞行模态。
3.由于倾转旋翼无人机具有直升机和飞机两种飞行模态，并且在不同模态下，动力链的工作环境完全不同，因此其设计、加工和测试相较普通直升机和飞机而言难度更大，动力链测试在倾转旋翼无人机总装及试验过程中是必须的，但现有技术中的测试平台大多只针对倾转旋翼无人机的单个机构进行测试和分析，并没有可以对倾转旋翼无人机动力链进行全面综合测试的平台及测试分析方法。
4.另外铁鸟试验台是一种专门用于飞机等飞行器实验的装置，但现有的铁鸟试验台多是针对大型飞机，由于大型飞机和轻型飞机(无人机)在结构设计及操作系统上有着本质不同，因此需要针对各种小型无人机设计专门的铁鸟试验台，比如授权公告号为cn208630875u的中国实用新型专利中就公开了一种垂直起降固定翼无人机铁鸟试验台，同样针对倾转旋翼无人机也需要重新设计一种铁鸟试验台以满足其动力链全面综合测试要求。
技术实现要素：
5.本实用新型的目的在于提供一种倾转旋翼无人机铁鸟试验台，可以全面获得倾转旋翼无人机旋翼系统、倾转机构和传动系统的综合性能，对前期设计起到校核验证的作用的同时，还可根据试验结果进行优化改进，降低后续研发阶段的风险。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种倾转旋翼无人机铁鸟试验台，包括支撑台架、动力链模拟组件和测试分析系统，其中动力链模拟组件包括动力电机、皮带传动系统、传动轴、短舱和旋翼，支撑台架上设有传动轴支座，且传动轴中部设于所述传动轴支座上，动力电机设于支撑台架下侧，且动力电机的输出轴通过皮带传动系统与传动轴相连，传动轴两端设有短舱，短舱内设有齿轮箱，短舱上端设有旋翼，且齿轮箱输入端与传动轴相连、输出端与旋翼转轴相连，传动轴端部设
有驱动短舱旋转的倾转驱动组件，且所述倾转驱动组件设有倾转驱动电机，旋翼的转轴尾端设有旋翼拉力传感器，齿轮箱内设有齿轮箱温度传感器，短舱和传动轴支座内设有振动加速度传感器，传动轴两侧轴端均设有倾转拉力传感器、绝对角度传感器和扭矩传感器，支撑台架下侧设有检测皮带传动系统转速的转速传感器，所述旋翼拉力传感器、齿轮箱温度传感器、振动加速度传感器、倾转拉力传感器、绝对角度传感器、扭矩传感器、动力电机、倾转驱动电机均与所述测试分析系统相连。
8.所述测试分析系统包括工控机和采集卡，其中所述旋翼拉力传感器、齿轮箱温度传感器、振动加速度传感器、倾转拉力传感器、绝对角度传感器、扭矩传感器、转速传感器分别通过连接线路与所述采集卡相连，所述采集卡、动力电机和倾转驱动电机分别通过连接线路与所述工控机的第一输入端口相连。
9.所述测试分析系统包括输入设备和显示设备，且所述输入设备通过连接线路与所述工控机的第二输入端口相连，所述工控机的输出端口与所述显示设备相连。
10.所述工控机包括在线分析模块和离线分析模块。
11.所述倾转驱动组件包括倾转驱动电机和传动齿轮组，其中传动齿轮组中的主动齿轮安装于所述倾转驱动电机的输出轴上，从动齿轮与所述短舱固连。
12.本实用新型的优点与积极效果为：
13.1、本实用新型可以全面获得倾转旋翼无人机旋翼系统、倾转机构和传动系统的综合性能，对前期设计起到校核验证的作用的同时，还可根据试验结果进行优化改进，降低后续研发阶段的风险。
14.2、本实用新型的测试分析系统包括在线分析和离线分析，并通过零偏处理、坏点去除、滤波处理等数据分析方法对获得的各个检测数据进行综合分析处理，保证数据的可靠性。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图，
16.图2为本实用新型的测试分析系统示意图，
17.图3为本实用新型工作时的分析流程示意图，
18.图4为现有技术中的倾转旋翼无人机动力链结构示意图，
19.图5为倾转驱动组件的结构示意图。
20.其中，1为支撑台架，2为动力电机，3为皮带传动系统，4为传动轴，5为传动轴支座，6为短舱，7为旋翼，801为旋翼拉力传感器，802为齿轮箱温度传感器，803为振动加速度传感器，804为倾转拉力传感器，805为绝对角度传感器，806为扭矩传感器，807为转速传感器，9为倾转驱动组件，901为倾转驱动电机，902为传动齿轮组。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
22.如图1～5所示，本实用新型包括支撑台架1、动力链模拟组件、测试分析系统和多个传感器，其中所述动力链模拟组件包括动力电机2、皮带传动系统3、传动轴4、短舱6和旋翼7，支撑台架1上设有传动轴支座5，且传动轴4中部设于所述传动轴支座5上，动力电机2设
于支撑台架1下侧，且动力电机2的输出轴通过皮带传动系统3与所述传动轴4相连，所述传动轴4两端均设有可转动的短舱6，且所述短舱6内设有齿轮箱，所述短舱6上端设有旋翼7，且所述齿轮箱输入端与所述传动轴4相连、输出端与所述旋翼7转轴相连，所述传动轴4端部一侧设有用于驱动所述短舱6旋转的倾转驱动组件9。所述动力链模拟组件结构与如图4所示实际的倾转旋翼无人机动力链等同，另外如图5所示，所述倾转驱动组件9包括倾转驱动电机901和传动齿轮组902，其中传动齿轮组902中的主动齿轮安装于所述倾转驱动电机901的输出轴上，从动齿轮与所述短舱6固连实现转动，此为本领域公知技术。
23.如图1所示，本实用新型在所述旋翼7的转轴尾端设有用于实时检测旋翼7转轴拉力的旋翼拉力传感器801，在所述齿轮箱内设有用于实时检测齿轮箱内润滑油油温的齿轮箱温度传感器802，而在短舱6内的传动轴4支撑轴承处于以及传动轴支座5上的传动轴4支撑轴承处均设有用于实时检测振动加速度的振动加速度传感器803，在传动轴4两侧的轴端均设有倾转拉力传感器804、绝对角度传感器805和扭矩传感器806，其中倾转拉力传感器804用于实时检测短舱6倾转时的拉力，绝对角度传感器805用于实时检测短舱6的倾转角度，扭矩传感器806用于实时检测传动轴4端部扭矩，所述支撑台架1下侧对应所述皮带传动系统3的主动带轮位置处设有转速传感器807，其用于实时检测皮带传动系统3的主动带轮转速。上述各个传感器均为本领域公知技术且为市购产品。
24.如图2所示，本实用新型的测试分析系统包括工控机、采集卡、输入设备和显示设备，其中上述各个传感器分别通过连接线路与所述采集卡相连，所述采集卡、动力电机2和倾转驱动电机901分别通过连接线路与所述工控机的第一输入端口相连，各个传感器采集的检测数据通过采集卡传至工控机进行分析，而所述动力电机2和倾转驱动电机901的功率、转速等数据直接传送至工控机，无需安装额外的传感器，所述输入设备通过连接线路与所述工控机的第二输入端口相连，所述输入设备可采用触摸屏等装置以实现测试人员输入相关参数，所述工控机的输出端口与显示设备相连，所述显示设备可采用显示器等装置以显示测试分析结果。另外所述工控机包括在线分析模块和离线分析模块，其中在线分析模块在动力链检测时进行实时分析，离线分析模块在动力链检测完毕后对所有数据进行综合分析，从而能够更全面的评价倾转旋翼无人机的动力链系统。
25.本实用新型的工作原理为：
26.如图3所示，本实用新型工作时，所述工控机的工作包括在线分析和离线分析两部分，时间上看是先在线分析，后离线分析，在线分析和试验过程同步进行，其处理的数据是试验开始至当前试验时刻或者某个固定时间窗口内的数据，而不是全部数据，其处理的目的一方面为了增加可读性，另一方面是监控系统状态是否正常，离线分析则是在试验完成之后进行，其处理的数据是整个试验过程的全部数据，目的是使试验数据更加真实可信，为后续性能分析提供基础。
27.所述工控机的在线分析模块包括数据处理、数据显示设置和异常警告三个部分，其中上述各个传感器的检测数据中，振动加速度传感器803获得的振动加速度数据源为传感器原始数据零偏处理得到，其他传感器获得的数据源为原始数据经过加权递推平均滤波和零偏处理得到，上述处理为本领域公知技术，其中加速度单独列出的原因为：加速度的在线分析主要关注幅值变化而不在意平滑性，不需要滤波，所以加速度只做零偏处理，不做滤波处理。
28.数据经过工控机处理后在显示设备进行显示，而数据显示设置可采用数值显示和曲线显示两种方式，其中曲线显示可设置为全周期显示和固定时间窗口显示两种模式，分别满足对整个试验状态的总体显示和对固定时间窗口内试验状态的精确显示，上述数据显示设置为本领域公知技术。
29.异常警告设计分为两个方面：一方面若某个传感器数据超出阈值则报警；另一方面若通过不同传感器直接测量或者经过计算处理得到的同一数据相互区别与设计区别较大则报警。
30.所述工控机的离线分析模块包括零偏处理、坏点去除和滤波处理程序，其中滤波处理时，振动加速度同样单独处理，原因是加速度的离线分析主要是频域分析，滤波可能改变频域特性，上述数据处理为本领域公知技术。
31.在测试过程中，操作人员可根据需要改变动力电机2转速、短舱6倾转角度等参数，从而对倾转旋翼无人机动力链模拟组件进行不同飞行模态下的全面综合测试和分析，进而可以全面获得倾转旋翼无人机旋翼系统、倾转机构和传动系统的综合性能，对前期设计起到校核验证的作用的同时，还可根据试验结果进行优化改进，降低后续研发阶段的风险。
技术特征：
1.一种倾转旋翼无人机铁鸟试验台，其特征在于：包括支撑台架(1)、动力链模拟组件和测试分析系统，其中动力链模拟组件包括动力电机(2)、皮带传动系统(3)、传动轴(4)、短舱(6)和旋翼(7)，支撑台架(1)上设有传动轴支座(5)，且传动轴(4)中部设于所述传动轴支座(5)上，动力电机(2)设于支撑台架(1)下侧，且动力电机(2)的输出轴通过皮带传动系统(3)与传动轴(4)相连，传动轴(4)两端设有短舱(6)，短舱(6)内设有齿轮箱，短舱(6)上端设有旋翼(7)，且齿轮箱输入端与传动轴(4)相连、输出端与旋翼(7)转轴相连，传动轴(4)端部设有驱动短舱(6)旋转的倾转驱动组件(9)，且所述倾转驱动组件(9)设有倾转驱动电机(901)，旋翼(7)的转轴尾端设有旋翼拉力传感器(801)，齿轮箱内设有齿轮箱温度传感器(802)，短舱(6)和传动轴支座(5)内设有振动加速度传感器(803)，传动轴(4)两侧轴端均设有倾转拉力传感器(804)、绝对角度传感器(805)和扭矩传感器(806)，支撑台架(1)下侧设有检测皮带传动系统(3)转速的转速传感器(807)，所述旋翼拉力传感器(801)、齿轮箱温度传感器(802)、振动加速度传感器(803)、倾转拉力传感器(804)、绝对角度传感器(805)、扭矩传感器(806)、动力电机(2)、倾转驱动电机(901)均与所述测试分析系统相连。2.根据权利要求1所述的倾转旋翼无人机铁鸟试验台，其特征在于：所述测试分析系统包括工控机和采集卡，其中所述旋翼拉力传感器(801)、齿轮箱温度传感器(802)、振动加速度传感器(803)、倾转拉力传感器(804)、绝对角度传感器(805)、扭矩传感器(806)、转速传感器(807)分别通过连接线路与所述采集卡相连，所述采集卡、动力电机(2)和倾转驱动电机(901)分别通过连接线路与所述工控机的第一输入端口相连。3.根据权利要求2所述的倾转旋翼无人机铁鸟试验台，其特征在于：所述测试分析系统包括输入设备和显示设备，且所述输入设备通过连接线路与所述工控机的第二输入端口相连，所述工控机的输出端口与所述显示设备相连。4.根据权利要求2所述的倾转旋翼无人机铁鸟试验台，其特征在于：所述工控机包括在线分析模块和离线分析模块。5.根据权利要求1所述的倾转旋翼无人机铁鸟试验台，其特征在于：所述倾转驱动组件(9)包括倾转驱动电机(901)和传动齿轮组(902)，其中传动齿轮组(902)中的主动齿轮安装于所述倾转驱动电机(901)的输出轴上，从动齿轮与所述短舱(6)固连。
技术总结
本实用新型涉及一种倾转旋翼无人机铁鸟试验台，其中支撑台架上设有传动轴支座，且动力链组件中的传动轴中部设于传动轴支座上，动力电机的输出轴通过皮带传动系统与传动轴相连，传动轴两端设有短舱，短舱内设有齿轮箱，短舱上端设有旋翼，传动轴端部设有倾转驱动组件，且倾转驱动组件设有倾转驱动电机，旋翼的转轴尾端设有旋翼拉力传感器，齿轮箱内设有齿轮箱温度传感器，短舱和传动轴支座内设有振动加速度传感器，传动轴轴端设有倾转拉力传感器、绝对角度传感器和扭矩传感器，支撑台架下侧设有检测皮带传动系统转速的转速传感器，各个传感器和动力电机、倾转驱动电机均与测试分析系统相连。本实用新型能全面获得倾转旋翼无人机动力链的综合性能。人机动力链的综合性能。人机动力链的综合性能。
