一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法

本发明涉及质心转动惯量测量，更具体地说，它涉及一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法。

背景技术：

1、质量特性参数作为重要的物理参数，对物体的运动稳定性、可操作性、机动性和组合运动的一致性等有着重要的影响。目前转动惯量的测试方法，一般有三线扭摆法、单线扭摆法、复摆法、落体法和金属扭杆振法。

2、传统的质心测量和转动惯量测量分别采用多点支撑法和扭摆法，一次安装只能获取安装方向上的质心或者转动惯量，很难一次性同时得出质心位置和转动惯量大小，而现在常见的质量参数综合测试平台，可同时对质心位置以及转动惯量进行测量，但是在安装待测件时，多是只能够对固定形状或设定形状的待测件进行限位固定，安装平台上的限位点多是固定的或是单方向进行调节的，无法适用不同规格的待测件或异形待测件，容易导致待测件限位稳定性差，而影响到测量的准确度。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法。

2、本发明提供了一种飞行器的质心惯量测量系统，包括固定底座、固定连接在固定底座上的编码器和扭矩传感器、活动连接在固定底座上的转动支架、连接在转动支架上的若干个拉压力传感器以及连接在拉压力传感器上的待测件安装板以及可拆卸式连接在待测件安装板上的若干个可调式限位机构，所述可调式限位机构用于将待测件限位固定在待测件安装板上，所述转动支架与扭矩传感器的输入端连接，所述编码器的输入端与扭矩传感器的输出端连接；

3、所述待测件安装板上设有环槽，且环槽的表面设有第一阻尼层；

4、所述可调式限位机构包括支撑定位件、设于支撑定位件内的调节组件、对称连接在支撑定位件两侧的直线移动式定位组件、连接在支撑定位件上端的高度调控组件以及连接在高度调控组件上的形变式限位组件，所述调节组件的两个输出端分别与直线移动式定位组件连接，调节组件用于调节两个直线移动式定位组件的伸展长度，直线移动式定位组件与第一阻尼层接触并产生摩擦力，所述高度调控组件用于调节形变式限位组件的高度，所述形变式限位组件用于接触待测件并对待测件施加限位力；

5、所述调节组件包括驱动组件、与驱动组件输出端连接的双向传动组件以及滑动套设在双向传动组件输出端的扭矩调控组件，所述双向传动组件的两个输出端均通过扭矩调控组件与直线移动式定位组件可拆卸式连接，所述扭矩调控组件用于调节双向传动组件施加于直线移动式定位组件上的输出扭矩。

6、作为本发明的进一步优化方案，所述支撑定位件内设有调节腔室，且支撑定位件的下端连接有第二阻尼层，所述调节腔室的内壁上设有穿孔，穿孔的内壁上连接有第一阻尼环。

7、作为本发明的进一步优化方案，所述驱动组件包括活动连接在第一阻尼环中部的活动阻尼盘、连接在活动阻尼盘中部的第一转轴、连接在第一转轴一端的蜗轮，所述蜗轮与双向传动组件连接。

8、作为本发明的进一步优化方案，所述双向传动组件包括连接在调节腔室内壁上的限位轴承件、活动连接在限位轴承件上的蜗杆、两个分别连接在蜗杆两端的第二转轴以及连接在第二转轴上的卡块，两个所述扭矩调控组件分别套设在相应的第二转轴上。

9、作为本发明的进一步优化方案，所述扭矩调控组件包括依次套设在第二转轴上的第一环体、弹簧和施压环板、分别连接在第一环体两端的弧形卡接件和第二阻尼环、活动连接在施压环板外壁上的移动板、固定连接在调节腔室内壁上的固定板以及活动连接在固定板上的第一螺杆，所述弹簧的两端分别与施压环板和弧形卡接件固定连接，所述弧形卡接件上设有与卡块相配合的卡槽，所述移动板的上设有与第一螺杆相配合的第一螺孔。

10、作为本发明的进一步优化方案，直线移动式定位组件包括固定连接在限位套筒、活动连接在限位套筒内的活动套筒、固定连接在活动套筒内壁上的第二环体、连接在第二环体一端的第三阻尼环、连接在活动套筒一端的第二螺杆、连接在支撑定位件外壁上的限位滑杆、滑动连接在限位滑杆上的套杆以及连接在套杆一端的弧形阻尼板，所述套杆上设有与第二螺杆相配合的第二螺孔，第二螺孔的长度大于第二螺杆的长度，所述第二阻尼环和第三阻尼环接触。

11、作为本发明的进一步优化方案，所述高度调控组件包括固定连接在支撑定位件上端的第三螺杆、螺纹连接在第三螺杆上的第一螺母和第二螺母、活动连接在第一螺母上的连接杆以及连接在连接杆上的边缘顶杆，所述连接杆位于第一螺母和第二螺母之间，所述形变式限位组件可拆卸式连接在连接杆的一端。

12、作为本发明的进一步优化方案，所述形变式限位组件包括可拆卸式连接在连接杆上的第一弧形架体、滑动连接在第一弧形架体上的第二弧形架体、滑动连接在第二弧形架体上的两个第三弧形架体、滑动连接在第三弧形架体上的两个第四弧形架体以及滑动连接在第四弧形架体上的两个弧形压迫件。

13、一种飞行器的质心惯量测量方法，采用如上述飞行器的质心惯量测量系统，包括以下步骤：

14、将待测件置于待测件安装板上，基于待测件的规格，将若干个可调式限位机构的支撑定位件置于环槽内对应定位点处；

15、按压支撑定位件，并通过调节组件驱动相应的直线移动式定位组件伸展相同或不同的距离，使得直线移动式定位组件与相应环槽的内、外圆面上的第一阻尼层接触并产生挤压力，使得支撑定位件限位固定在对应定位点处；

16、通过高度调控组件调节形变式限位组件朝向待测件移动，并将待测件限位固定；

17、通过若干个拉压力传感器获取受力数据，通过力矩平衡原理计算待测件的质心数据；

18、通过扭矩传感器和编码器分别获取扭矩数据以及转动角加速度数据，基于转动定律和平行轴定理，结合角加速度、扭矩数据以及所测的质量和质心数据，计算出待测件绕实际轴转动时的转动惯量。

19、本发明的有益效果在于：本发明可根据不同形状的异形待测件进行定点限位固定，且限位固定点的坐标位置可进行便捷、精准的调节，可以对组合式的待测件进行特定位置的限位固定，限位效果更加稳定，且适用范围更广，使得测量精度更高。

技术特征：

1.一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，包括固定底座（1）、固定连接在固定底座（1）上的编码器（2）和扭矩传感器（3）、活动连接在固定底座（1）上的转动支架（4）、连接在转动支架（4）上的若干个拉压力传感器（5）以及连接在拉压力传感器（5）上的待测件安装板（6）以及可拆卸式连接在待测件安装板（6）上的若干个可调式限位机构（7），所述可调式限位机构（7）用于将待测件限位固定在待测件安装板（6）上，所述转动支架（4）与扭矩传感器（3）的输入端连接，所述编码器（2）的输入端与扭矩传感器（3）的输出端连接；

2.根据权利要求1所述的一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，所述支撑定位件（71）内设有调节腔室（7101），且支撑定位件（71）的下端连接有第二阻尼层（7102），所述调节腔室（7101）的内壁上设有穿孔，穿孔的内壁上连接有第一阻尼环（7103）。

3.根据权利要求2所述的一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，所述驱动组件包括活动连接在第一阻尼环（7103）中部的活动阻尼盘（7201）、连接在活动阻尼盘（7201）中部的第一转轴（7202）、连接在第一转轴（7202）一端的蜗轮（7203），所述蜗轮（7203）与双向传动组件连接。

4.根据权利要求3所述的一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，所述双向传动组件包括连接在调节腔室（7101）内壁上的限位轴承件（7204）、活动连接在限位轴承件（7204）上的蜗杆（7206）、两个分别连接在蜗杆（7206）两端的第二转轴（7205）以及连接在第二转轴（7205）上的卡块（7207），两个所述扭矩调控组件分别套设在相应的第二转轴（7205）上。

5.根据权利要求4所述的一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，所述扭矩调控组件包括依次套设在第二转轴（7205）上的第一环体（7208）、弹簧（7210）和施压环板（7211）、分别连接在第一环体（7208）两端的弧形卡接件（7209）和第二阻尼环（7214）、活动连接在施压环板（7211）外壁上的移动板、固定连接在调节腔室（7101）内壁上的固定板（7212）以及活动连接在固定板（7212）上的第一螺杆（7213），所述弹簧（7210）的两端分别与施压环板（7211）和弧形卡接件（7209）固定连接，所述弧形卡接件（7209）上设有与卡块（7207）相配合的卡槽，所述移动板的上设有与第一螺杆（7213）相配合的第一螺孔。

6.根据权利要求5所述的一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，直线移动式定位组件（73）包括固定连接在限位套筒（7301）、活动连接在限位套筒（7301）内的活动套筒（7302）、固定连接在活动套筒（7302）内壁上的第二环体（7303）、连接在第二环体（7303）一端的第三阻尼环（7307）、连接在活动套筒（7302）一端的第二螺杆（7304）、连接在支撑定位件（71）外壁上的限位滑杆（7305）、滑动连接在限位滑杆（7305）上的套杆（7306）以及连接在套杆（7306）一端的弧形阻尼板（7308），所述套杆（7306）上设有与第二螺杆（7304）相配合的第二螺孔，第二螺孔的长度大于第二螺杆（7304）的长度，所述第二阻尼环（7214）和第三阻尼环（7307）接触。

7.根据权利要求6所述的一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，所述高度调控组件（74）包括固定连接在支撑定位件（71）上端的第三螺杆（7401）、螺纹连接在第三螺杆（7401）上的第一螺母（7402）和第二螺母（7404）、活动连接在第一螺母（7402）上的连接杆（7403）以及连接在连接杆（7403）上的边缘顶杆（7405），所述连接杆（7403）位于第一螺母（7402）和第二螺母（7404）之间，所述形变式限位组件（75）可拆卸式连接在连接杆（7403）的一端。

8.根据权利要求7所述的一种飞行器的质心惯量测量系统，其特征在于，所述形变式限位组件（75）包括可拆卸式连接在连接杆（7403）上的第一弧形架体（7501）、滑动连接在第一弧形架体（7501）上的第二弧形架体（7502）、滑动连接在第二弧形架体（7502）上的两个第三弧形架体（7503）、滑动连接在第三弧形架体（7503）上的两个第四弧形架体（7504）以及滑动连接在第四弧形架体（7504）上的两个弧形压迫件（7505）。

9.一种飞行器的质心惯量测量方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述飞行器的质心惯量测量系统，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及质心转动惯量测量技术领域，公开了一种飞行器的质心惯量测量系统及测量方法，其中，一种飞行器的质心惯量测量系统包括固定底座、固定连接在固定底座上的编码器和扭矩传感器、活动连接在固定底座上的转动支架、连接在转动支架上的若干个拉压力传感器以及连接在拉压力传感器上的待测件安装板以及可拆卸式连接在待测件安装板上的若干个可调式限位机构，所述转动支架与扭矩传感器的输入端连接，所述编码器的输入端与扭矩传感器的输出端连接；本发明可根据不同形状的异形待测件进行定点限位固定，且限位固定点的坐标位置可进行便捷、精准的调节，可以对组合式的待测件进行特定位置的限位固定，限位效果更加稳定，且适用范围更广。

技术研发人员：柯善焜,蔡华锋,李沐泽,王筱涵,柯善存
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12