[发明专利]一种电磁直驱调姿飞行器的四自由度姿态测试装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种电磁直驱调姿飞行器的四自由度姿态测试装置及其测试方法。所述四自由度姿态测试装置包括共轴飞行器(1)、支臂(2)和总体框架(3)；所述共轴飞行器(1)通过杆端轴承与支臂(2)相连，模拟飞行器的横滚、俯仰、偏航运动，所述支臂(2)则通过滑轨(2‑1)安装在总体框架(3)上，模拟飞行器的升降运动。现有的电磁直驱调姿系统均基于单旋翼构型进行姿态测试中约束了旋翼系统的偏航自由度，无法验证共轴飞行器的姿态控制的问题。

技术领域

本发明属于电磁直驱调姿飞行器姿态测试研发领域，具体涉及一种电磁直驱调姿飞行器的四自由度姿态测试装置及其测试方法。

背景技术

旋翼式飞行器可以实现垂直起降及定点悬停的功能，其中共轴式旋翼飞行器无需尾桨平衡反扭距，结构更加紧凑，在各个领域广泛应用。传统旋翼式飞行器采用倾斜盘式周期变距机构进行姿态调节，这种倾斜盘机构的结构较为复杂，不利于飞行器的微型化设计，因此飞行器调姿结构的优化创新成了一个亟需研究攻关的方向。其中，电磁直驱调姿方案通过线圈驱动模拟周期变距，简化调姿机构的同时降低了功耗，如今受到越来越多的关注。然而，现有的电磁直驱调姿系统均基于单旋翼构型进行姿态测试，约束了旋翼系统的偏航自由度，无法验证共轴飞行器的姿态控制。

发明内容

本发明提供一种电磁直驱调姿飞行器的四自由度姿态测试装置及其测试方法，现有的电磁直驱调姿系统均基于单旋翼构型进行姿态测试中约束了旋翼系统的偏航自由度，无法验证共轴飞行器的姿态控制的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种电磁直驱调姿飞行器的四自由度姿态测试装置，所述四自由度姿态测试装置包括共轴飞行器1、支臂2和总体框架3；所述共轴飞行器1通过杆端轴承与支臂2相连，模拟飞行器的横滚、俯仰、偏航运动，所述支臂2则通过滑轨2-1安装在总体框架3上，模拟飞行器的升降运动。

进一步的，所述共轴飞行器1包括上旋翼桨叶1-1、上旋翼桨夹1-2、上旋翼垫圈1-3、上旋翼轴承1-4、上旋翼销轴1-5、上旋翼磁钢1-6、上旋翼轴套1-7、上旋翼桨毂1-8、上旋翼线圈座1-9、上旋翼线圈1-10、上旋翼驱动板1-11、上旋翼电机转子1-12、上旋翼电机1-13、上旋翼电机座1-14、偏航限位1-15、杆端轴承转子1-16、杆端轴承定子1-17、法兰1-18和轴用弹性挡圈1-19；

所述上旋翼桨叶1-1通过螺栓锁紧固定在上旋翼桨夹1-2上，所述上旋翼销轴1-5安装在上旋翼桨夹1-2的轴孔中，所述上旋翼销轴1-5利用上旋翼桨叶1-1的内壁对其两端进行限位，所述上旋翼销轴1-5上安装有一对上旋翼垫圈1-5和上旋翼轴承1-4，所述上旋翼轴承1-4嵌在上旋翼桨毂1-8两侧，所述上旋翼轴承1-4联合上旋翼轴套1-7实现轴承预紧，所述上旋翼桨夹1-2下侧镶嵌有上旋翼磁钢1-6，所述上旋翼磁钢1-6的磁化方向为径向，所示上旋翼桨毂1-8与上旋翼电机转子1-12间通过凸台定位，防止轴向窜动，并用螺栓旋紧；

所述上旋翼电机1-13通过均布的四个螺栓与上旋翼驱动板1-11安装在上旋翼电机座上1-14，所述上旋翼线圈1-10缠绕在上旋翼线圈座1-9上，所示上旋翼线圈座1-9通过螺栓与上旋翼电机1-13相连，所述上旋翼电机座1-14侧方通过螺栓与偏航限位1-15相连，所述上旋翼电机座1-14下方的光轴与杆端轴承转子1-16利用台阶搭配法兰1-18和轴用弹性挡圈1-19实现轴向定位。

进一步的，所述共轴飞行器1还包括下旋翼电机座1-20、上下旋翼连接螺栓1-21、下旋翼电机1-22、下旋翼驱动板1-23、下旋翼电机转子1-24、下旋翼线圈1-25、下旋翼线圈座1-26、下旋翼桨毂1-27、下旋翼磁钢1-28、下旋翼销轴1-29、下旋翼轴套1-30、下旋翼轴承1-31、下旋翼挡圈1-32、下旋翼桨夹1-33和下旋翼桨叶1-34；

所述下旋翼电机座1-20和上旋翼电机座1-14同样采用凸台定位，并用螺栓旋紧，所述上旋翼桨叶1-1与下旋翼桨叶1-34的旋向相反；