小型無人機(jī)綜合性能測(cè)試臺(tái)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、小型無人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle)是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，機(jī)上無人駕駛，可重復(fù)使用的航空器。UAV在軍事和民用上都得到非常廣泛的應(yīng)用。無人機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)是向高生存率、低造價(jià)，低損耗方向發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡可能地降低維護(hù)需求，全壽命周期成本大大低于載人戰(zhàn)斗機(jī)。因此無人機(jī)的零部件和整機(jī)的疲勞壽命需要重新設(shè)計(jì)、修訂。
　　 在疲勞試驗(yàn)中，單軸振動(dòng)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，是目前普遍采用的疲勞試驗(yàn)技術(shù)。但是單軸振動(dòng)臺(tái)只能

2、提供單向激勵(lì)，而實(shí)際振源往往是多點(diǎn)多方向的，所以試驗(yàn)數(shù)據(jù)和真實(shí)環(huán)境的數(shù)據(jù)有差距。多軸振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)是當(dāng)前研究的方向，國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)一些產(chǎn)品能夠應(yīng)用到實(shí)際的試驗(yàn)中。多軸振動(dòng)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)起來非常復(fù)雜困難，集中了機(jī)械制造和自動(dòng)控制等各方面最高的技術(shù)，造價(jià)很高，某些技術(shù)和關(guān)鍵零部件對(duì)外存在一定的封鎖，不能單獨(dú)購(gòu)買得到。我國(guó)現(xiàn)在也在積極開發(fā)多軸振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，并已出現(xiàn)測(cè)試產(chǎn)品。
　　 鑒于上述情況，本設(shè)計(jì)以一種新思路，尋求在實(shí)現(xiàn)的可行性和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精

3、確可依據(jù)性之間，找到合適的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)為單軸振動(dòng)加疲勞試驗(yàn)，既可以做單軸振動(dòng)試驗(yàn)，又可以在垂直振動(dòng)的基礎(chǔ)上，在水平面內(nèi)施加載荷，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)加上了環(huán)境溫度載荷和濕度載荷，本設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)比單軸試驗(yàn)要精確，這樣綜合加載使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)有廣泛的可參考性。
　　 小型無人機(jī)綜合性能測(cè)試臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是對(duì)機(jī)體材料與結(jié)構(gòu)進(jìn)行在復(fù)雜載荷及濕熱環(huán)境耦臺(tái)作用下的振動(dòng)試驗(yàn)，取得其在以下三種情況下的數(shù)據(jù)：(1)垂直振動(dòng)疲勞試驗(yàn)；(2)垂直振動(dòng)

4、，水平面內(nèi)單方向疲勞試驗(yàn)；(3)垂直振動(dòng)，水平面內(nèi)的雙軸疲勞實(shí)驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)振動(dòng)、加載、測(cè)量和分析，需要在系統(tǒng)中集成很多的分系統(tǒng)，小型無人機(jī)綜合性能測(cè)試臺(tái)主要由以下部分組成：(1)疲勞加載系統(tǒng)；(2)水冷式電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；(3)環(huán)境試驗(yàn)箱；(4)智能數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)；(5)擴(kuò)展臺(tái)。
　　 由于設(shè)計(jì)的獨(dú)特性，就需要設(shè)計(jì)專門擴(kuò)展臺(tái)，以安裝4個(gè)水平的作動(dòng)器。擴(kuò)展臺(tái)需要對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)、熱力、疲勞、模態(tài)的計(jì)算和校核，保證其在長(zhǎng)期加載試驗(yàn)過程