臂支座108、第H连接臂支座109、第四连接臂支座110、翼身连接臂111、 扑动翼112、限位行程槽113、球头连杆114 ;其中无刷无感直流电机可W采用新西达公司的 2208系列电机； 如图2所示，固定板102竖直安装在机身101内，无刷无感直流电机安装在机身101内的 重也位置；其中，机身101的设计参照自然界中常见的鸟类红宰，由光敏树脂激光照射3D打 印而成，用于固定固定板102和无刷无感直流电机;机身101上开有两个限位行程槽113 ; 如图3所示，两个齿轮组分别安装在固定板102的左右两侧，所述齿轮组包括第一级 主齿轮105、第一级副齿轮106、第二级主齿轮104和第二级副齿轮103,各个齿轮的齿数如 下表所示，第一级主齿轮105与无刷无感直流电机相连，第一级主齿轮105与第一级副齿轮 106晒合，第二级主齿轮104与第一级副齿轮106同轴固定，第二级主齿轮104与第二级副 齿轮103晒合；第一级主齿轮105带动第一级副齿轮106转动，第一级副齿轮106带动第二 级主齿轮104 W相同角速度转动、第二级主齿轮104带动第二级副齿轮103转动；由于无刷 无感直流电机的转速大，扭矩小，通过齿轮组可W实现速度向扭矩传递由表1可W看出，通 过齿轮组的减速，减速比达到51. 6,有利于保证扑动时的扭矩。
[001引 表1
【主权项】
1. 一种微型飞行器气动力测试装置，其特征在于，包括微型扑翼飞行器（3)、真空箱壳 体（1)、旋片式真空泵（2)、支撑杆（4)、测力安装板（5)、测力传感器、传感器安装板（6)、智 能真空负压显示控制器（9)、供电调理器、数据采集器、PC端、电源、信号线、第一电源线和 第二电源线； 所述真空箱壳体（1)的顶面、侧面均开有观察窗，真空箱壳体（1)的前盖能打开，前盖 上设置有观察窗；真空箱壳体（1)的顶面开有抽气口（ 7 )和进气口（ 8 )，抽气口（ 7 )通过PVC 透明钢丝管与旋片式真空泵（2)连接；智能真空负压显示控制器（9)安装在真空箱壳体（1) 上，智能真空负压显示控制器（9)实时检测并控制真空箱壳体（1)内的真空度；微型扑翼飞 行器（3)、测力安装板（5)、测力传感器、传感器安装板（6)依次连接，测力安装板（5)通过 螺栓（10)与微型扑翼飞行器（3)的重心位置固定，传感器安装板（6)固定在支撑杆（4)上 端，测力传感器上端与测力安装板（5)固定，下端与传感器安装板（6)固定，支撑杆（4)下端 固定在真空箱壳体（1)内；真空箱壳体（1)安装有接线法兰（11 )，信号线、第一电源线和第 二电源线穿过接线法兰（11)，第一电源线的一端与测力传感器相连，另一端与供电调理器 相连，信号线的一端与测力传感器相连，另一端与数据采集器相连、第二电源线一端与无刷 无感直流电机相连，另一端与电源相连；供电调理器与电源相连，电源给供电调理器、测力 传感器和无刷无感直流电机供电；数据采集器与PC端相连，测力传感器将微型扑翼飞行器 (3)在扑动时产生的力和力矩转换成应变电压值输出，并通过数据采集器将应变电压传送 给PC端，PC端将应变电压值转化为微型扑翼飞行器（3)坚直方向上受到的力的大小； 所述微型扑翼飞行器（3)，包括机身（101)、无刷无感直流电机、固定板（102)、两个齿 轮组、第一连接臂支座（107)、第二连接臂支座（108)、第三连接臂支座（109)、第四连接臂 支座（110)、翼身连接臂（111)、扑动翼（112)、两个球头连杆（114)和电子调速器；固定板 (102)坚直安装在机身（101)内，电子调速器和无刷无感直流电机均安装在机身（101)内的 重心位置，且电子调速器与无刷无感直流电机输入端相连；机身（101)上开有两个限位行 程槽（113);两个齿轮组分别安装在固定板（102)的左右两侧，所述齿轮组包括第一级主齿 轮（105)、第一级副齿轮（106)、第二级主齿轮（104)和第二级副齿轮（103)，且第一级主齿 轮（105)、第一级副齿轮（106)、第二级主齿轮（104)、第二级副齿轮（103)的齿数之比为：9 : 58 :8 :64 ;第一级主齿轮（105)与无刷无感直流电机相连，第一级主齿轮（105)与第一级副 齿轮（106)啮合，第二级主齿轮（104)与第一级副齿轮（106)同轴固定，第二级主齿轮（104) 与第二级副齿轮（103)啮合；第一级主齿轮（105)带动第一级副齿轮（106)转动，第一级副 齿轮（106)带动第二级主齿轮（104)以相同角速度转动、第二级主齿轮（104)带动第二级副 齿轮（103)转动； 第一连接臂支座（107)和第二连接臂支座（108)安装在固定板（102)左侧，第三连接臂 支座（109)和第四连接臂支座（110)安装在固定板（102)的右侧，且第一连接臂支座（107) 和第三连接臂支座（109 )位于一个限位行程槽（113 )下方，第二连接臂支座（108 )和第四连 接臂支座（110)位于另一个限位行程槽（113)下方；每个连接臂支座均安装有翼身连接臂 (111)，同侧的两个翼身连接臂（111)与一个扑动翼（112)固定；球头连杆（114)一端与第二 级副齿轮（103)固定，另一端与一个翼身连接臂（111)相连；第二级副齿轮（103)转动，通过 球头连杆（114)带动翼身连接臂（111)上下运动，使得扑动翼（112)上下扑动。
2. -种微型飞行器气动力测试方法，其特征在于，该方法在权利要求1所述的微型飞 行器气动力测试装置上实现，该方法包括以下步骤： (1) 打开前盖，将微型扑翼飞行器（3)、测力安装板（5)、测力传感器、传感器安装板（6) 依次固定安装在支撑杆（4)上端； (2) 关闭前盖和进气口（8)，打开旋片式真空泵（2)，将真空箱壳体（1)抽成真空状态， 智能真空负压显示控制器（9)实时检测并控制真空箱壳体（1)内的真空度； (3) 打开电源，电源给测力传感器和微型扑翼飞行器（3)供电，微型扑翼飞行器（3)扑 动； (4) 测力传感器将微型扑翼飞行器（3)在真空状态下扑动时产生的力和力矩转换成应 变电压值输出，并通过数据采集器将应变电压传送给PC端，PC端将应变电压值转化为微型 扑翼飞行器（3)坚直方向上受到的力的大小； (5) 关闭旋片式真空泵（2)、打开进气口（8)，卸载真空箱壳体（1)中的真空； (6) 测力传感器将微型扑翼飞行器（3)在费真空状态下扑动时产生的力和力矩转换成 应变电压值输出，并通过数据采集器将应变电压传送给PC端，PC端将应变电压值转化为微 型扑翼飞行器（3)坚直方向上受到的力的大小； (7) 将步骤6得到的力减去步骤4得到的力，得到微型扑翼飞行器扑动时准确的气动 力。
【专利摘要】本发明公开了一种微型扑翼飞行器气动力测试装置及测试方法，所述气动力测试装置包括微型扑翼飞行器、真空箱壳体、旋片式真空泵、支撑杆、测力安装板、测力传感器、传感器安装板等。使微扑型飞行器在真空箱中扑翼，通过测力传感器检测飞行器在真空状态下和常规状态下竖直方向上所受到的作用力之差得到气动力。基于本发明测试装置的方法有利于定量测试扑翼扑动时产生的准确气动力，能够在给定扑动频率的情况下实时测量力的变化。
【IPC分类】G01M9-06
【公开号】CN104568373
【申请号】CN201410794570
【发明人】郑耀, 荣臻, 季廷伟, 胡建强, 叶志贤, 张玄武
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月20日