一种直升机升力极限测试设备的制作方法

本发明涉及飞机零部件检测领域，具体是涉及一种直升机升力极限测试设备。

背景技术：

直升机和飞机同属于航空飞行器,都需要翼面与空气产生相对运动，以产生向上的升力，在空中飞行，旋翼系统是直升机最具特色的系统，旋翼试验涉及直升机研制全部流程对于旋翼预先研究和旋翼设计的验证变得越来越重要，旋翼试验台是目前国内外广泛使用的一种直升机旋翼测控设备，主要用于对旋翼的气动、动力学问题、飞行力学等进行试验研究。

旋翼作为主要的升力面，为旋翼机飞行及载重作业提供足够的升力，所以研究旋翼系统在不同工作状况下的气动特性意义重大，旋翼机在起飞之前需要在地面进行预转，为其起飞提供更多的能量和升力用于实现跳飞，旋翼自转时产生一定的升力，同时也会产生功率消耗，合理的工作参数对于预转升力的提升以及消耗功率的减小具有重要作用，因此有必要对旋翼进行预转试验研究，为寻求合理的工作参数组合和预转动力电机的选型提供依据，研究旋翼机旋翼系统气动特性对于无人旋翼机后期研制开发和其在农业上的应用具有重要意义。

多旋翼飞行器是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的直升机，其通过每个轴上的电动机转动，带动旋翼，从而产生升推力，通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹，现有的测量装置大多是在研究直升机的过程中，针对某一款或几款特定规格的电机、螺旋桨进行研发制作而成的，泛用性不强，并且不能精确的反应升力变化的特性，因此，需要设计一种能够在多方面对直升机旋翼的升力进行检测的设备。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，提供一种直升机升力极限测试设备，本技术方案解决了传统的直升机升力的检测无法达到精确的问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种直升机升力极限测试设备，包括：

工作台；

u形架，用于起到支撑作用，u形架位于工作台的上方，u形架的底部四周分别通过一个支撑腿固定于工作台的顶部；

倾斜组件，用于倾斜状态下进行升力的测试，倾斜组件设置于u形架的顶部；

支撑组件，设置于倾斜组件的顶部；

旋翼组件，用于检测升力，旋翼组件设置于支撑组件的上方；

飞行器，用于带动旋翼组件的发动，飞行器设置于支撑组件的顶部，并且旋翼组件安装于飞行器的顶部；

升力检测组件，设置有两个，用于检测旋翼组件的升力，两个升力检测组件对称设置于工作台的顶部；

风速传感器，设置有两个，用于检测旋翼组件的转动风速，两个风速传感器对称设置于支撑组件的顶部，两个风速传感器还位于旋翼组件的下方；

称重传感器，用于检测旋翼组件的重量，称重传感器设置于倾斜组件和支撑组件之间。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

倾斜组件包括：

翻板，用于带动旋翼组件呈倾斜状态测试升力，翻板呈水平状态设置于u形架的上方，u形架的顶部位于闭口端的两侧分别设有一个凸块，翻板的底部位于u形架闭口端的两侧还分别通过一个铰接部与相应凸块之间铰接；

水平板，设置有两个，两个水平板分别设置于翻板自由端的两侧；

支撑板，设置有两个，用于翻板通过两个水平板呈水平状态支撑于每个支撑板的顶部，两个支撑板分别设置于u形架顶部开口端的两侧；

支撑杆，设置有两个，用于翻板翻动时保持稳定性，翻板位于u形架开口端的一侧固定设有一个固定架，两个支撑杆的支撑端和尾端分别铰接于固定架上和工作台的顶部；

摆动机构，设置有两个，两个摆动机构的结构均相同，用于带动翻板的翻动，两个摆动机构对称设置于翻板的两侧，两个摆动机构还均通过一个支撑架安装于工作台的顶部。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

摆动机构包括：

摆动电机，呈水平状态固定设置于一个机架上，机架固定安装于支撑架的顶部，摆动电机的输出端面向翻板的一侧；

半齿齿轮，固定套设于摆动电机的输出端上；

条形键，套设于半齿齿轮上，条形键的长度方向平行于翻板的翻动方向，条形键面向机架的一侧设有一个条形口，机架的面向条形口的一侧设有一个水平块，条形键能够水平移动的通过条形口套设于水平块上；

齿条，设置有两个，两个齿条沿着条形键的长度方向对称设置于条形键内部的上下端，半齿齿轮与两个齿条之间均能相互啮合。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

摆动机构还包括：

条形齿，呈水平状态沿着条形键的长度方向设置于条形键的外侧顶部；

活动架，固定设置于支撑架的顶部，半齿齿轮的自由端能够转动的设置于活动架上；

直齿齿轮，通过一个转柱能够转动的设置于活动架的顶端，直齿齿轮与条形齿之间还相互啮合；

条形板，一端固定于转柱的自由端上；

连板，一端与条形板的自由端轴接，翻板的侧壁设有一个矩形块，矩形块的向外端还延伸设有一个凸柱，并且连板的自由端还轴接于凸柱的向外端上。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

支撑组件包括：

顶板，呈水平状态设置于翻板的上方，顶板的顶部中心设有一个安装壳，飞行器固定安装于安装壳内，两个风速传感器均固定设置于顶板的顶部两侧，称重传感器的上下端分别固定于顶板的底部中心和翻板的顶部中心；

拉杆，设置有四个，顶板的底部四周分别设有一个螺纹部，四个拉杆的一端分别通过一个螺纹柱螺纹连接固定于每个螺纹部内，每个拉杆的自由端均呈竖直状态穿过翻板的顶部面向下设置；

支撑弹簧，设置有四个，四个支撑弹簧分别套设于每个拉杆上，每个支撑弹簧的上下端分别固定于相应螺纹部的底部和翻板的顶部。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

升力检测组件包括：

底座，固定设置于顶板的底部一侧；

第一长杆，设置有两个，两个第一长杆均呈竖直状态对称设置于底座的底部，两个第一长杆的一端均穿过翻板的顶部面向下设置；

第二长杆，设置有两个，用于旋翼组件呈倾斜状态时不妨碍升力的检测，两个第二长杆的一端分别铰接于每个第一长杆的自由端上；

铁板模块，用于保证旋翼组件升力测试的稳定性，铁板模块固定安装于两个第二长杆的自由端上。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

升力检测组件还包括：

升降架，呈竖直状态设置于工作台的顶部，升降架的顶部设有一个盖板，两个第二长杆的自由端均穿过盖板向下伸出，铁板模块能够上下滑动卡接于升降架内；

压缩弹簧，设置有两个，两个压缩弹簧对称设置于铁板模块的底部两侧，两个压缩弹簧的上下端分别固定于铁板模块的底部和升降架的底部；

检测机构，用于对旋翼组件的升力进行检测，检测机构设置于每个升力检测组件上。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

检测机构包括：

第一升力传感器，设置有两个，每个铁板模块的底部中心均设有一个安装架，每个第一升力传感器分别设置于每个安装架上；

第二升力传感器，设置有两个，两个第二升力传感器对称设置于翻板的顶部两侧；

拉绳位移传感器，设置有四个，用于通过拉绳的长度检测旋翼组件的升力，四个拉绳位移传感器均通过一个支座固定于工作台的顶部，四个拉绳位移传感器分别位于每个拉杆的一侧，每个拉杆的底端还均设有一个拉环，每个拉环与相应拉绳位移传感器的输出端之间均通过一个绳索连接；

限位件，设置有四个，用于保持每个绳索的拉动方向，四个限位件分别套设于每个绳索上。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

旋翼组件包括：

桨叶，设置有三个，三个桨叶连接固定于一个锁紧件上，三个桨叶沿着锁紧件的轴心线方向均匀分布；

转动件，固定设置于锁紧件的底部中心，转动件的自由端还与飞行器的输出端之间连接；

稳定机构，用于稳定三个桨叶，稳定机构设置于锁紧件的下方。

作为一种直升机升力极限测试设备的一种优选方案，

稳定机构包括：

套筒，固定套设于转动件上；

稳定杆，设置有三个，每个稳定杆的两端分别与套筒和每个锁紧件之间固定连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：操作人员对直升机升力进行检测时，首先，操作人员将旋翼组件放置于支撑组件的顶部，称重传感器对旋翼组件进行称重，便于详细得知旋翼组件的重量，飞行器带动旋翼组件发动，两个风速传感器对旋翼组件的风速进行检测，接着，在水平状态下，升力检测组件对旋翼组件的升力进行检测，旋翼组件在倾斜组件的带动下呈倾斜状态时，升力检测组件随之对倾斜状态下的旋翼组件进行升力测试，最终，旋翼组件在水平和倾斜状态下进行了升力测试，本发明解决了传统的直升机升力的检测无法达到精确的问题，保证了直升机升力测试的精确度，以及保证了旋翼组件在升力测试下的稳定性。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为旋翼组件的立体结构示意图；

图4为支撑组件的立体结构示意图；

图5为支撑组件的正视图；

图6为倾斜组件的立体结构示意图；

图7为倾斜组件的侧视图；

图8为摆动机构的剖视图；

图9为升力检测组件的立体结构示意图；

图10为升力检测组件的正视图。

图中标号为：工作台1、u形架2、支撑腿3、飞行器4、风速传感器5、称重传感器6、翻板7、凸块8、铰接部9、水平板10、支撑板11、支撑杆12、固定架13、摆动电机14、机架15、半齿齿轮16、条形键17、条形口18、齿条19、条形齿20、活动架21、直齿齿轮22、转柱23、条形板24、连板25、凸柱26、顶板27、安装壳28、拉杆29、螺纹部30、支撑弹簧31、底座32、第一长杆33、第二长杆34、铁板模块35、升降架36、盖板37、压缩弹簧38、第一升力传感器39、第二升力传感器40、拉绳位移传感器41、支座42、拉环43、绳索44、限位件45、桨叶46、锁紧件47、转动件48、套筒49、稳定杆50。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1至图10所示，一种直升机升力极限测试设备，包括：

工作台1；

u形架2，用于起到支撑作用，u形架2位于工作台1的上方，u形架2的底部四周分别通过一个支撑腿3固定于工作台1的顶部；

倾斜组件，用于倾斜状态下进行升力的测试，倾斜组件设置于u形架2的顶部；

支撑组件，设置于倾斜组件的顶部；

旋翼组件，用于检测升力，旋翼组件设置于支撑组件的上方；

飞行器4，用于带动旋翼组件的发动，飞行器4设置于支撑组件的顶部，并且旋翼组件安装于飞行器4的顶部；

升力检测组件，设置有两个，用于检测旋翼组件的升力，两个升力检测组件对称设置于工作台1的顶部；

风速传感器5，设置有两个，用于检测旋翼组件的转动风速，两个风速传感器5对称设置于支撑组件的顶部，两个风速传感器5还位于旋翼组件的下方；

称重传感器6，用于检测旋翼组件的重量，称重传感器6设置于倾斜组件和支撑组件之间。

操作人员对直升机升力进行检测时，首先，操作人员将旋翼组件放置于支撑组件的顶部，称重传感器6对旋翼组件进行称重，便于详细得知旋翼组件的重量，飞行器4带动旋翼组件发动，两个风速传感器5对旋翼组件的风速进行检测，接着，在水平状态下，升力检测组件对旋翼组件的升力进行检测，旋翼组件在倾斜组件的带动下呈倾斜状态时，升力检测组件随之对倾斜状态下的旋翼组件进行升力测试，最终，旋翼组件在水平和倾斜状态下完成了升力测试。

倾斜组件包括：

翻板7，用于带动旋翼组件呈倾斜状态测试升力，翻板7呈水平状态设置于u形架2的上方，u形架2的顶部位于闭口端的两侧分别设有一个凸块8，翻板7的底部位于u形架2闭口端的两侧还分别通过一个铰接部9与相应凸块8之间铰接；

水平板10，设置有两个，两个水平板10分别设置于翻板7自由端的两侧；

支撑板11，设置有两个，用于翻板7通过两个水平板10呈水平状态支撑于每个支撑板11的顶部，两个支撑板11分别设置于u形架2顶部开口端的两侧；

支撑杆12，设置有两个，用于翻板7翻动时保持稳定性，翻板7位于u形架2开口端的一侧固定设有一个固定架13，两个支撑杆12的支撑端和尾端分别铰接于固定架13上和工作台1的顶部；

摆动机构，设置有两个，两个摆动机构的结构均相同，用于带动翻板7的翻动，两个摆动机构对称设置于翻板7的两侧，两个摆动机构还均通过一个支撑架安装于工作台1的顶部。

操作人员对直升机升力进行检测时，翻板7通过两个水平板10在相应的支撑板11上保持水平，升力检测组件在水平状态下对旋翼组件进行检测，在旋翼组件呈倾斜状进行升力检测时，两个摆动机构对翻板7进行摆动，使其呈倾斜状，两个支撑杆12均是为了使翻板7呈倾斜时保持稳定性。

摆动机构包括：

摆动电机14，呈水平状态固定设置于一个机架15上，机架15固定安装于支撑架的顶部，摆动电机14的输出端面向翻板7的一侧；

半齿齿轮16，固定套设于摆动电机14的输出端上；

条形键17，套设于半齿齿轮16上，条形键17的长度方向平行于翻板7的翻动方向，条形键17面向机架15的一侧设有一个条形口18，机架15的面向条形口18的一侧设有一个水平块，条形键17能够水平移动的通过条形口18套设于水平块上；

齿条19，设置有两个，两个齿条19沿着条形键17的长度方向对称设置于条形键17内部的上下端，半齿齿轮16与两个齿条19之间均能相互啮合。

当两个摆动机构同时驱动时，每个摆动电机14驱动相应的半齿齿轮16转动，每个半齿齿轮16的轮齿与每个齿条19进行啮合时，条形键17随之在相应水平块上移动，每个半齿齿轮16转动一圈后，每个条形键17随之在相应的水平块上来回移动。

摆动机构还包括：

条形齿20，呈水平状态沿着条形键17的长度方向设置于条形键17的外侧顶部；

活动架21，固定设置于支撑架的顶部，半齿齿轮16的自由端能够转动的设置于活动架21上；

直齿齿轮22，通过一个转柱23能够转动的设置于活动架21的顶端，直齿齿轮22与条形齿20之间还相互啮合；

条形板24，一端固定于转柱23的自由端上；

连板25，一端与条形板24的自由端轴接，翻板7的侧壁设有一个矩形块，矩形块的向外端还延伸设有一个凸柱26，并且连板25的自由端还轴接于凸柱26的向外端上。

当条形键17来回移动时，每个直齿齿轮22由于与相应的条形齿20啮合，因此，每个直齿齿轮22随之通过相应条形齿20的啮合进行转动，每个转柱23转动随之带动相应的条形板24摆动，由于每个连板25与相应的条形板24和相应的凸柱26之间铰接，因此，翻板7随之在每个条形板24和连板25的配合下摆动适当角度，使旋翼组件呈倾斜状进行升力测试。

支撑组件包括：

顶板27，呈水平状态设置于翻板7的上方，顶板27的顶部中心设有一个安装壳28，飞行器4固定安装于安装壳28内，两个风速传感器5均固定设置于顶板27的顶部两侧，称重传感器6的上下端分别固定于顶板27的底部中心和翻板7的顶部中心；

拉杆29，设置有四个，顶板27的底部四周分别设有一个螺纹部30，四个拉杆29的一端分别通过一个螺纹柱螺纹连接固定于每个螺纹部30内，每个拉杆29的自由端均呈竖直状态穿过翻板7的顶部面向下设置；

支撑弹簧31，设置有四个，四个支撑弹簧31分别套设于每个拉杆29上，每个支撑弹簧31的上下端分别固定于相应螺纹部30的底部和翻板7的顶部。

当旋翼组件放置于顶板27上时，由于旋翼组件的重量，顶板27在四个支撑弹簧31的缓冲下向下移动，称重传感器6随之对旋翼组件的重量进行了检测，旋翼组件在驱动时，两个风速传感器5对旋翼组件的风速进行检测。

升力检测组件包括：

底座32，固定设置于顶板27的底部一侧；

第一长杆33，设置有两个，两个第一长杆33均呈竖直状态对称设置于底座32的底部，两个第一长杆33的一端均穿过翻板7的顶部面向下设置；

第二长杆34，设置有两个，用于旋翼组件呈倾斜状态时不妨碍升力的检测，两个第二长杆34的一端分别铰接于每个第一长杆33的自由端上；

铁板模块35，用于保证旋翼组件升力测试的稳定性，铁板模块35固定安装于两个第二长杆34的自由端上。

当两个升力检测组件在旋翼组件驱动时进行升力测试，顶板27被旋翼组件带动飞起，两个第一长杆33带动相应的第二长杆34随之向上拉动，每个第一长杆33与相应第二长杆34之间的铰接均是为了旋翼组件在倾斜状态时不妨碍升力的测试，防止损耗每个第二长杆34，铁板模块35随之向上移动，铁板模块35保证了旋翼组件升力测试时的稳定性。

升力检测组件还包括：

升降架36，呈竖直状态设置于工作台1的顶部，升降架36的顶部设有一个盖板37，两个第二长杆34的自由端均穿过盖板37向下伸出，铁板模块35能够上下滑动卡接于升降架36内；

压缩弹簧38，设置有两个，两个压缩弹簧38对称设置于铁板模块35的底部两侧，两个压缩弹簧38的上下端分别固定于铁板模块35的底部和升降架36的底部；

检测机构，用于对旋翼组件的升力进行检测，检测机构设置于每个升力检测组件上。

当每个铁板模块35在相应的升降架36内移动时，每个铁板模块35在相应的两个压缩弹簧38的作用下得到了缓冲，检测机构在旋翼组件驱动时进行升力测试。

检测机构包括：

第一升力传感器39，设置有两个，每个铁板模块35的底部中心均设有一个安装架，每个第一升力传感器39分别设置于每个安装架上；

第二升力传感器40，设置有两个，两个第二升力传感器40对称设置于翻板7的顶部两侧；

拉绳位移传感器41，设置有四个，用于通过拉绳的长度检测旋翼组件的升力，四个拉绳位移传感器41均通过一个支座42固定于工作台1的顶部，四个拉绳位移传感器41分别位于每个拉杆29的一侧，每个拉杆29的底端还均设有一个拉环43，每个拉环43与相应拉绳位移传感器41的输出端之间均通过一个绳索44连接；

限位件45，设置有四个，用于保持每个绳索44的拉动方向，四个限位件45分别套设于每个绳索44上。

当检测机构测试升力时，两个第一升力传感器39和两个第二升力传感器40分别对相应两个第二长杆34的拉力和顶板27的升起高度进行升力的检测，顶板27升起时，四个拉杆29随之拉动相应的绳索44，每个拉绳位移传感器41随之根据感应每个绳索44被拉出的长度对升力进行测试，最终，旋翼组件在水平和倾斜状态下完成了升力测试。

旋翼组件包括：

桨叶46，设置有三个，三个桨叶46连接固定于一个锁紧件47上，三个桨叶46沿着锁紧件47的轴心线方向均匀分布；

转动件48，固定设置于锁紧件47的底部中心，转动件48的自由端还与飞行器4的输出端之间连接；

稳定机构，用于稳定三个桨叶46，稳定机构设置于锁紧件47的下方。

当旋翼组件驱动时，飞行器4带动转动件48转动，由于三个桨叶46通过相应的锁紧件47固定于转动件48上，因此三个桨叶46随之高速转动，稳定机构保证了三个桨叶46转动时的稳定性。

稳定机构包括：

套筒49，固定套设于转动件48上；

稳定杆50，设置有三个，每个稳定杆50的两端分别与套筒49和每个锁紧件47之间固定连接。

当稳定机构对三个桨叶46起到稳定效果时，每个稳定杆50通过与相应桨叶46和套筒49的连接起到了稳定支撑的作用。

本发明的工作原理：

本设备通过以下步骤实现本发明的功能，进而解决了本发明提出的技术问题：

步骤一、操作人员对直升机升力进行检测时，旋翼组件被放置于顶板27上，由于旋翼组件的重量，顶板27在四个支撑弹簧31的缓冲下向下移动，称重传感器6随之对旋翼组件的重量进行了检测，旋翼组件在驱动时，飞行器4带动转动件48转动，由于三个桨叶46通过相应的锁紧件47固定于转动件48上，因此三个桨叶46随之高速转动，每个稳定杆50通过与相应桨叶46和套筒49的连接起到了稳定支撑的作用，两个风速传感器5对旋翼组件驱动时的风速进行检测。

步骤二、当升力检测组件在水平状态下对旋翼组件进行检测时，翻板7通过两个水平板10在相应的支撑板11上保持水平，两个支撑杆12均是为了使翻板7呈倾斜时保持稳定性，在旋翼组件呈倾斜状进行升力检测时，两个摆动机构对翻板7进行摆动，使其呈倾斜状，每个摆动电机14驱动相应的半齿齿轮16转动，每个半齿齿轮16的轮齿与每个齿条19进行啮合时，条形键17随之在相应水平块上移动，每个半齿齿轮16转动一圈后，每个条形键17随之在相应的水平块上来回移动，每个直齿齿轮22由于与相应的条形齿20啮合，因此，每个直齿齿轮22随之通过相应条形齿20的啮合进行转动，每个转柱23转动随之带动相应的条形板24摆动，由于每个连板25与相应的条形板24和相应的凸柱26之间铰接，因此，翻板7随之在每个条形板24和连板25的配合下摆动适当角度，使旋翼组件呈倾斜状进行升力测试。

步骤三、当两个升力检测组件在旋翼组件驱动时进行升力测试时，顶板27被旋翼组件带动飞起，两个第一长杆33带动相应的第二长杆34随之向上拉动，每个第一长杆33与相应第二长杆34之间的铰接均是为了旋翼组件在倾斜状态时不妨碍升力的测试，防止损耗每个第二长杆34，铁板模块35随之向上移动，铁板模块35保证了旋翼组件升力测试时的稳定性，每个铁板模块35在相应的升降架36内移动时，每个铁板模块35在相应的两个压缩弹簧38的作用下得到了缓冲，两个第一升力传感器39和两个第二升力传感器40分别对相应两个第二长杆34的拉力和顶板27的升起高度进行升力的检测，顶板27升起时，四个拉杆29随之拉动相应的绳索44，每个拉绳位移传感器41随之根据感应每个绳索44被拉出的长度对升力进行测试，最终，旋翼组件在水平和倾斜状态下完成了升力测试。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。