一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法
【专利摘要】本发明提供了一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法。它基于双悬线的方法，不需要预先精确测量出飞机质心位置即可完成测量，同时具有较理想的精度，只需要细绳、胶带、秒表、细杆等简单的材料，通过简单的操作即可完成复杂飞行器的转动惯量的测量。该方法有三个步骤：步骤一，飞行器的安装与平衡的调整；步骤二，测量出飞行器三条机体轴对应的主轴转动惯量；步骤三，改变飞行器摆转姿态，通过公式求解出惯性积。
【专利说明】一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法，该发明属于测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，小型飞行器的转动惯量可以通过专业的转动惯量测量设备测量，这种方法成本高昂。其次是通过实验方法测量，主要的测量方法有三线摆、扭摆、复摆等。对于三线摆和扭摆，精度高但是装置相对复杂，同时不易于飞行器的安装，而对于复摆则精度相对较低。所以设计一种简捷的、方便的、能保证足够精度的测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法，是非常有意义和实用价值的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法。它解决常规方法不易安装或者精度太低的问题。所谓不易安装是指飞行器的几何形状复杂，要测量某机体轴对应的转动惯量，首先需要对飞机质心的精确定位，然后要调整飞机姿态使该机体的轴与旋转轴重合，而对质心的定位和飞机的姿态的固定都是不容易实现的。
[0004]本发明中转动惯量的测量是基于双线摆的原理，双线摆模型如图1所示，线长为L，两线距离为d，摆锤到细杆中心距离为C，杆和摆锤的总质量为tv H为中心竖直旋转轴。令细杆绕H轴旋转一个小角度后放手，这时双线摆的双摆锤会在一椭圆柱体的表面摆动。设双线摆绕竖直转动轴转过一初始的角度Θ C1，双线摆将上升一定的高度，则由于绳的拉力和重力的作用下，将自由摆动，在忽略阻尼状态下，系统的动能和势能将相互转化，但总量将保持为一恒定的值，可视为一无休止的循环摆动。设重力加速度为g，10为杆和摆锤的总转动惯量，T0为摆动周期，转动惯量可由如下公式计算得到:
[0005]
【权利要求】
1.一种测量小型飞行器转动惯量与惯性积的方法，其特征在于:该方法具体步骤如下: 步骤一:飞行器的安装与平衡调整 1)质心位置粗略确定:根据几何对称性，和用手、眼感知重量分布大致确认质心位置； 2)下悬挂点配置:下悬挂点指悬线的下端点，它们直接固定在飞行器上，调整两点在飞行器上位置，保证两点等高，均匀分布在质心两侧；通过改变两点在飞行器上的位置，改变飞行器稳定时的姿态，从而测量不同轴对应的转动惯量；对于一些飞机造型比较特殊，下悬挂点不易配置的情况，通过轻杆、钢丝和胶带较轻材料搭建架子来解决； 3)上悬挂点配置:调整上悬挂点保证两点高度相同，且两点间距离与下悬挂点两点间的距尚相等； 4)细绳配置:让细绳连接上下悬挂点，细绳应该保持竖直，且两侧绳子长度相等； 步骤二:三大主轴转动惯量测量 通过步骤一完成飞行器姿态的稳定，然后让飞机绕过重心的铅垂线水平旋转一个小角度，测量来回旋摆周期；周期Ttl通过用秒表测量双线摆通过复数个峰值的总时间，然后取均值求得；结合测量出的细绳长L和两绳间宽度d，以及飞行器质量tv代入公式
【文档编号】G01M1/10GK103487211SQ201310479270
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】全权, 戴训华, 魏子博, 王江, 蔡开元 申请人:北京航空航天大学