阅读说明：本技术 四自由度的飞行器调参平台及其工作方法 (Four-degree-of-freedom aircraft parameter adjusting platform and working method thereof ) 是由 刘佳 朱清华 张广林 王昊 吴远航 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种四自由度的飞行器调参平台及其工作方法,该平台包括模块化设计的主框架、球铰转动轴、中央板,中央球铰柱和安装底板,所述的中央板四周设置有若干第二球铰外壳,中央球铰柱固定在中央板上,中央球铰柱顶端与安装顶板连接；所述的主框架包括若干支架,所述的球铰转动轴包括若干杆轴,每个杆轴两端分别与主框架的支架以及中央板连接。本发明具有多个自由度,可以更真实地模拟飞行器偏航-俯仰-横滚的姿态,进而可以对多种旋翼式飞行器进行实验性调参和飞行,并且结构简洁,可快速拆装,使用简单,适合飞行器的初步调参,应用前景广阔。(The invention provides a four-degree-of-freedom aircraft parameter adjusting platform and a working method thereof, wherein the platform comprises a main frame, a spherical hinge rotating shaft, a central plate, a central spherical hinge column and an installation bottom plate which are in modular design, wherein a plurality of second spherical hinge shells are arranged around the central plate, the central spherical hinge column is fixed on the central plate, and the top end of the central spherical hinge column is connected with an installation top plate; the main frame comprises a plurality of supports, the spherical hinge rotating shaft comprises a plurality of rod shafts, and two ends of each rod shaft are respectively connected with the supports of the main frame and the central plate. The invention has a plurality of degrees of freedom, can simulate the yaw-pitch-roll postures of the aircraft more truly, further can carry out experimental parameter adjustment and flight on various rotor type aircrafts, has simple structure, can be quickly disassembled and assembled, is simple to use, is suitable for the initial parameter adjustment of the aircraft, and has wide application prospect.)

四自由度的飞行器调参平台及其工作方法

技术领域

本发明涉及航空设备技术领域，具体是一种四自由度的飞行器调参平台及其工作方法。

背景技术

各种类型的飞行器近几年来十分流行，广泛得到了儿童和青年男女的喜爱。尤其是旋翼类飞行器不仅在摄影摄像领域得到了应用，同时，由于其稳定在空中悬停飞行的性能，也被广泛应用于宣传表演娱乐等方面。但是，飞行器作为一种复杂的机械设备，具有一定的危险性，为了提高其安全性，应该先对飞行器进行调参和实验飞行，验证其飞行状态是否符合预期。这一过程对航模爱好者和科研人员都有巨大的帮助。

现在市面上的测试设备多为体积笨重，携带不便，价格昂贵，专业性过强，测试种类繁多的设备。多适合于飞行器的深度测试，其实并不适合航模爱好者和科研实验人员的初步测试和调参。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种简单的可拆装的四自由度的飞行器调参平台及其工作方法，安装上飞行器后，可以模拟出飞行器的升降-俯仰-偏航-横滚等姿态和其在空中飞行的效果。可以使航模爱好者和科研实验人员可以在本测试平台上进行实验飞行和调试飞行器参数，以期飞行器在实际飞行过程中获得更高的安全性和更好的飞行性能，应用前景广阔。

本发明提供了一种四自由度的飞行器调参平台，包括模块化设计的主框架、球铰转动轴、中央板，中央球铰柱和安装底板，所述的中央板四周设置有若干第二球铰外壳，中央球铰柱固定在中央板上，中央球铰柱顶端设置有第二球铰万向节；所述的安装底板包括飞行器安装板和第三球铰外壳，第三球铰外壳与第二球铰万向节配合连接；所述的主框架包括若干支架，每个支架上设置有第一球铰外壳；所述的球铰转动轴包括若干杆轴，每个杆轴两端各有一个第一球铰万向节，杆轴通过第一球铰万向节分别与第一球铰外壳、第二球铰外壳配合连接。

进一步改进，所述的飞行器安装板具有不同类型的螺纹孔，供不同的飞行器方便安装。所述测试飞行器为多旋翼飞行器、直升机或固定翼式。

进一步改进，所述的主框架包括框架底板以及安装在框架底板四周的四个支架，四个支架与框架底板通过快装板用螺栓固定连接，也可以是支架内置螺栓结构，与框架底板螺栓连接，或其他形式。

进一步改进，所述球铰万向节可以是其他类型万向节。

进一步改进，所述测试平台装置的材料，在满足强度要求下，任何材料均可。

进一步改进，所述主框架的快装板，可以是任何形式的快装结构。

进一步改进，所述安装底版与飞行器的安装方式可以是螺栓连接，也可以是夹持方式固定，抑或是其他有效的固定连接方式。

进一步改进，所述主框架底板在保证结构强度的前提下，可以是整块平板，也可以是框架式结构，抑或便于拆装的其他类型结构。

本发明还提供了一种四自由度的飞行器调参平台的工作方法，包括以下工作过程：

1）将飞行器通过螺栓固定安装在安装底版上，中央板将会在重力的作用下下降，到达最低位；

2）调参测试飞行器的升降特性时，飞行器加大升力，当升力大于重力，飞行器，中央板和中央球铰柱将会在力的作用下沿y轴垂直上升；飞行器减小升力，当重力大于升力，飞行器，中央板和中央球铰柱将会在力的作用下沿y轴垂直下降；

3）调参测试飞行器的偏航特性时，飞行器向右偏航，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器将围绕y轴作向右旋转运动，展示出右偏航特性；飞行器向左偏航，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器可以围绕y轴作向左旋转运动，展示出左偏航特性；

4）调参测试飞行器的横滚特性时，飞行器向右横滚，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器将围绕球铰的z轴作逆时针旋转运动；飞行器向左横滚，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器将围绕球铰的z轴作顺时针旋转运动；另外，飞行器的前后俯仰动作与此相仿，飞行器向前俯仰时，飞行器将围绕球铰的x轴作顺时针运动；飞行器向后俯仰时，飞行器将围绕球铰的x轴作逆时针运动。

本发明有益效果在于：

1、具有多个自由度，可以更真实地模拟飞行器偏航-俯仰-横滚的姿态，进而可以对多种旋翼式飞行器进行实验性调参和飞行。

2、本发明结构简洁，可快速拆装，使用简单，适合飞行器的初步调参，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明安装上飞行器之后的的实验结构图。

图3为本发明主框架快装板结构图。

图4为本发明中央板拆装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明结构如图1至图4所示，包括模块化设计的主框架1、球铰转动轴2、中央板3，中央球铰柱4和安装底板5，所述的中央板3四周设置有若干第二球铰外壳13，中央球铰柱4固定在中央板3上，中央球铰柱4顶端设置有第二球铰万向节15；所述的安装底板5包括飞行器安装板16和第三球铰外壳17，第三球铰外壳17与第二球铰万向节15配合连接；所述的主框架1包括若干支架8，每个支架上设置有第一球铰外壳9；所述的球铰转动轴2包括若干杆轴11，每个杆轴11两端各有一个第一球铰万向节12，杆轴11通过第一球铰万向节12分别与第一球铰外壳9、第二球铰外壳13配合连接。

所述的飞行器安装板主要用作安装测试飞行器10和承受飞行器载荷。飞行器安装板具有不同类型的螺纹孔，供不同的飞行器方便安装。

所述的主框架1包括框架底板6以及安装在框架底板6四周的四个支架8，四个支架8与框架底板6通过快装板7用螺栓14固定连接，如图3所示。

各类飞行器的起飞是由于电机的转动驱使螺旋桨转动，并产生向上的升力，当升力大于飞行器的自重时，飞行器可以实现起飞。起飞后，可以通过操控螺旋桨转速的不同，或者通过改变倾斜器的角度，产生侧向力，使飞行器前后左右飞行。

四自由度的飞行器调参平台的工作方法，括以下工作过程：

1）将飞行器通过螺栓固定安装在安装底版上，如图2所示，测试平台为最高位，将飞行器通过螺栓固定安装在安装底版上时（如图所示飞行器机头朝向为z轴负向，中央板将会在重力的作用下下降，到达最低位。

2）调参测试飞行器的升降特性时，飞行器加大升力，当升力大于重力，飞行器，中央板和中央球铰柱将会在力的作用下沿y轴垂直上升；飞行器减小升力，当重力大于升力，飞行器，中央板和中央球铰柱将会在力的作用下沿y轴垂直下降；

3）调参测试飞行器的偏航特性时，飞行器向右偏航，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器将围绕y轴作向右旋转运动，展示出右偏航特性；飞行器向左偏航，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器可以围绕y轴作向左旋转运动，展示出左偏航特性；

4）调参测试飞行器的横滚特性时，飞行器向右横滚，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器将围绕球铰的z轴作逆时针旋转运动；飞行器向左横滚，安装底板与中央球铰柱铰接，飞行器将围绕球铰的z轴作顺时针旋转运动；另外，飞行器的前后俯仰动作与此相仿，飞行器向前俯仰时，飞行器将围绕球铰的x轴作顺时针运动；飞行器向后俯仰时，飞行器将围绕球铰的x轴作逆时针运动。

由于中央板与球铰转动轴为铰接，当飞行器作俯仰和横滚动作时，中央板也会有相应的转动运动，则可以更进一步地模拟出在空中时飞行器姿态的变化。另外，球铰也具有限位作用，在模拟一定程度上飞行器姿态的同时，还可以防止飞行器在调参测试时因为姿态过大而翻覆，保证了安全。

测试平台为模块化设计，具有便携性。当测试平台不使用时，可以将快装板拆下，然后将主框架拆分，而中央板等部位具有球铰结构，便于折叠。从而保证了测试平台的快拆易拆，反之也可快装易装。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。