无人机挂上任务载荷后,风洞里该测些什么?

同一架无人机,空载时飞得很轻快,装上相机、喊话器和补光灯,迎风时的姿态就可能变了。机身下方多出一个盒子,侧面添了一组支架,结构图上只占一小块,放到实际来流中却会带来新的阻力和力矩。对行业无人机企业来说,挂载方案通常要和整机一起调。

无觅科技(青岛)有限公司提供面向低空无人机研发的风洞及风场实验设备。围绕任务载荷开展试验,可以把几种安装方案放在同样的来风条件下比较,为结构调整、安装位置选择和飞控参数调试提供参考。

无觅科技低空无人机风洞系统的阵列送风单元
已有设备实景:阵列送风单元,为模型和整机试验提供来流。

先把几个挂载方案放到同一张记录表里

以巡检无人机的云台安装为例,研发人员可能在机腹前部和中部各设计一个位置。两个位置都能装下相机,但离重心的距离、遮挡范围、线缆走向各不相同。来风之后,挂载产生的附加力矩也会随安装位置变化。

试验可以从空载机体开始,再依次换上支架、外形模拟件和完整载荷。这样做能分清变化来自支架、外壳,还是载荷与机身之间的相互影响。如果一开始就把所有附件都装上去,看到姿态偏移之后,常常还要回头拆开查找原因。

外形方案对比时,模拟件的轮廓和安装位置要有代表性;涉及重心和整机姿态时,质量、配重与连接刚度也要对应。每次换装记录一张安装照片,保留机体方向、载荷位置和来风条件,后续分析会方便很多。

测气动力和看飞行姿态,要采用不同的布置

载荷外形是否增加阻力,可以通过模型支撑和测力装置开展对比。此时需要关注支撑位置以及支撑自身对气流和测量的影响,保持安装方式一致。若计划比较多个迎角或偏航角,还要给转角调整和传感器走线留出位置。

整机带动力试验则更接近无人机的实际工作状态。螺旋桨下洗流与外部来流会共同作用在机体和载荷上,固定模型得到的气动力数据不能直接替代悬停时的姿态表现。研发团队可以按需要选择固定测力、约束试验或受防护的整机试验,并分别记录适用条件。

对云台产品,还可以同步观察画面抖动、结构振动和控制姿态。只有视频画面,往往难以判断抖动来自载荷支架还是飞行状态变化;把时间记录对应起来,后续调整才更有方向。

无觅科技无人机风洞试验区与防护布置
试验区域需要同时容纳机体、支撑装置和测量设备。

换载荷之后,哪些数据值得连续保留

来风方向、试验区实测风速、机体姿态、挂载方式和飞控版本,是载荷对比的基础信息。涉及带动力测试,还应记录电池状态、动力输出和试验持续时间,尽量减少不同轮次之间的条件差异。

比如两个方案都能保持悬停,其中一个需要更大的姿态修正,或持续使用更高的动力输出,这些变化就值得继续追踪。它们可能与附加阻力、重心、控制策略等因素有关,研发人员可以再通过拆分变量安排下一轮试验。

产品迭代过程中,这些记录会逐渐形成载荷数据库。今后换相机、改支架或增加机腹设备,可以沿用相同的试验方法。研发团队既能比较新旧方案,也能解释某次修改究竟改变了什么。

给经常换机型的研发团队留出调整空间

建设无人机风洞时,可以把计划测试的机型外廓、旋翼尺寸和挂载范围一起交给设备供应方。试验区应考虑机体在偏航、倾斜时的占用空间,测量架、线缆和防护设施也要随之布置。只按机身静止时的尺寸安排场地,后续调整动作时容易受限。

无觅科技可围绕机型与测试任务配置送风系统、试验空间、模型支撑、转向或移动机构及测量接口。已有测力天平、风速仪、摄像机和飞控记录系统的团队,也可以结合现有设备规划试验流程。

从一次载荷安装对比开始,风洞可以持续服务无人机的后续研发。了解设备实景可查看低空无人机风洞实验系统;需要讨论机型和挂载方案,可通过无觅科技官网联系。

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