[发明专利]一种高速风洞无人机投放试验机构

权利要求书

1.一种高速风洞无人机投放试验机构，该机构是放置在高速风洞内，其特征在于：包括上下导轨(100)、立梁(200)、游标滑块(300)，以及攻角环(400)；

所述上下导轨(100)与所述立梁(200)连接，所述立梁(200)能够相对于所述上下导轨(100)前后运动，即X方向运动；

所述立梁(200)和所述游标滑块(300)连接，所述游标滑块(300)能够相对于所述立梁(200)上下运动，即Y方向运动；

所述攻角环(400)和所述游标滑块(300)连接，所述攻角环(400)能够在所述游标滑块(300)上做XY平面的旋转运动；

所述上下导轨(100)包括导轨主体(110)，凹槽(120)，多排螺孔(130)；其中所述导轨主体(110)表面有刻度，可以确定所述立梁(200)前后移动的距离，即Y方向移动的距离；通过螺栓和螺帽固定在高速风洞试验段上下洞壁；

所述立梁(200)包括立梁主体(210)和端部连接段(220)，其中所述立梁主体(210)表面有刻度，可以确定所述游标滑块(300)上下移动距离，即X方向移动的距离；所述端部部连接段(220)和所述上下导轨(100)中的凹槽(110)通过螺栓连接；

所述游标滑块(300)，包括滑块主体(310)，刻度观察窗(320)，前支臂(330)，横杆(340)；其中所述滑块主体(310)与所述立梁主体(210)相连；通过所述刻度观察窗(320)可以观测所述立梁主体(210)上的刻度；所述前支臂(330)和所述横杆(340)垂直固定连接；所述横杆(340)表面有刻度标记，用于确定所述攻角环(400)转动时的角度，确定攻角的大小。

2.根据权利要求1所述的高速风洞无人机投放试验机构，其特征在于：所述攻角环(400)，包括攻角环主体(410)和套环(420)，其中所述攻角环主体(410)和所述套环(420)同轴偏心固定连接，偏心距△R＝16mm；所述攻角环主体(410)和所述横杆(340)同轴连接，之间可相对转动，攻角环主体(410)偏离横杆(340)中心的距离为Z＝22mm。

3.根据权利要求2所述的高速风洞无人机投放试验机构，其特征在于：所述套环(420)开有直径10mm的通孔(421)，用于放置和固定天平杆。

4.根据权利要求2所述的高速风洞无人机投放试验机构，其特征在于：本套投放试验机构通过移动所述立梁(200)，移动所述游标滑块(300)，转动所述攻角环(400)，能够实现三个自由度的变化，实现对无人机投放物在竖直平面轨迹的捕捉。

5.一种基于权利要求2～4之一所述的高速风洞无人机投放试验机构的三个自由度各自移动距离的确定方法，其特征在于：在试验操作前需要确定投放物质心的位置，投放物质心位置有以下位置关系：

式中X₀表示横杆(340)圆心横坐标，Y₀表示横杆(340)圆心纵坐标，X_HK表示X定位线坐标，Y_HK表示Y定位线坐标，L_HKX表示X定位标志线距攻角环(400)圆心的X向距离，L_HKY表示Y定位标志线距攻角环(400)圆心的Y向距离，其中Y向定位标志线是其刻度观察窗(320)的下边线，

L_HKX＝150mm，L_HKY＝-1.6mm；

然后推出

其中X_C表示投放物质心横坐标，Y_C表示投放物质心纵坐标，ΔR表示攻角环主体(410)圆心轴和横杆(340)圆心的偏心距离，ΔR＝16mm，L_CM表示攻角环主体(410)圆心到投放物质心的距离，α_H表示投放物攻角，X_WJ表示无人机桥板后缘上沿点横坐标，Y_WJ表示无人机桥板后缘上沿点纵坐标；

于是得定位面坐标如下：

考虑到游标滑块(300)上下滑动量是以立梁上的刻度来识别的，所以Y向定位面坐标Y_HK须折合成立梁上的刻度值，这样，Y向位置的判读坐标为:

Y_P＝ΔY+Y_HK＝ΔY+{(Y_WJ-H)-[ΔRcosα_H+L_CMsinα_H]+L_HKY}

Y向定位面的下限对应的刻度是25mm，此刻距下壁板的物理高度是43mm，故偏差量△Y＝-18mm，X方向平板尺零点直接起自下壁板后缘即坐标原点，所以X_P＝X_HK，无需换算，利用上述算法和几何信息，即可通过给定的投放物质心和无人机的相对位置(S,H)算得投放物质心轨迹点坐标,试验中依据该坐标值操作立梁滑块机构定位质心的位置。