隨著近年來無人機行業(yè)的飛速迭代發(fā)展，越來越多的相關(guān)從業(yè)人員選擇使用拉力測試臺來測試并優(yōu)化無人機的動力系統(tǒng)，本文嘗試從無人機拉力測試臺的研制和使用角度來闡述無人機拉力測試中的9個關(guān)鍵技術(shù)點。

1、電磁干擾方面的考慮

測試過程中電機會產(chǎn)生大量的電磁干擾，繼而會增加很大的測量噪音，并極有可能致使USB數(shù)據(jù)記錄器崩潰（正如我們在大量的研發(fā)測試實驗中所發(fā)現(xiàn)的一樣）。上述問題很難被量化識別，所以早期對電器件聯(lián)接的精心設(shè)計和模擬尤為重要。同時結(jié)合電力電子、電磁干擾和接地等方面專業(yè)知識并預留時間來診斷上述電磁干擾問題。

2、選定最優(yōu)的力傳感器

我們通過研究發(fā)現(xiàn)，市面上常見的商業(yè)多軸力傳感器（同時測量扭矩和推力）通常很難獲得合適的推力/扭矩比，這意味著上述兩個測量項中的一項通常不會覆蓋力傳感器的全部測量量程，從而導致較低的測量精度。此外，為了更精準地測試無人機共軸動力系統(tǒng)，我們精巧設(shè)計的力傳感器可以使得電機間具備極小的厚度，同時將螺旋槳間的氣動效應(yīng)降至最低，上述力傳感器的專業(yè)化水平是市面上可買到的常規(guī)力傳感器所無法比擬的。

3、力傳感器的校準和驗證

選定合適的力傳感器只是開始，接下來設(shè)計一種方法來校準它們并對校準結(jié)果進行驗證又是一項隨之而來的挑戰(zhàn)。對于無人機動力測試系統(tǒng)來說，拉力和扭矩從來不是單獨存在的。校準力傳感器時，需要盡可能接近其真實的運行狀態(tài)，這意味著我們要同時校準拉力和扭矩，并在生成多項式測量結(jié)果時考慮串擾帶來的影響。如果沒有專業(yè)的校準設(shè)備，在測試設(shè)備使用數(shù)小時后是無法進行重新校準的。這就是為什么我們根據(jù)ASTM標準校準我們所有的力傳感器，并為我們的客戶提供每年重新校準他們的傳感測試單元的服務(wù)。

4、開發(fā)一款功能強大的軟件

當我們研發(fā)新一代的測試設(shè)備時，重新設(shè)計軟件所花的時間和重新設(shè)計硬件所花的時間基本上是一樣久的。軟件的復雜性取決于您需要的功能特性，但控制測試臺和數(shù)據(jù)記錄是您需要的最低要求。Flight Stand軟件（下圖所示）通過手動或自動測試控制試驗臺，在可定制的繪圖圖表中實時顯示測量數(shù)據(jù)，存儲和顯示保存的數(shù)據(jù)，為導出準備數(shù)據(jù)，并有許多額外的數(shù)據(jù)處理功能（見第5部分）。此外，它在1000hz的高采樣率下同時完成上述所有的這些工作。

5、測量數(shù)據(jù)的處理

除了記錄數(shù)據(jù)之外，極致便捷的數(shù)據(jù)處理功能也會極大的減輕您的工作負擔。我們在軟件中增加了幾個數(shù)據(jù)處理功能，使數(shù)據(jù)處理和分析變得更容易：

• 添加低通濾波器功能選項獲取平滑的測量數(shù)據(jù)曲線

• 多次不同采樣頻率下的數(shù)據(jù)采樣

• 動力系統(tǒng)測試的實時圖表繪制功能

這些特性需要花費大量的時間進行編程，但它們?yōu)橛脩艄?jié)省了寶貴的時間，并且最終證明是非常實用的。

6、測試安全和機械結(jié)構(gòu)試驗

在設(shè)計試驗臺時，常常會遇到一些意想不到的挑戰(zhàn)，比如識別試驗臺的共振頻率和尋找限制振動的方法。如果不知道共振頻率，就極有可能損壞測試臺和待測無人機的動力系統(tǒng)。所以對于測量過程中的振動而言，穩(wěn)定性和測量精度之間總是需要權(quán)衡的，而找到其中的最佳平衡點是最具有挑戰(zhàn)性的。

7、無人機共軸動力測試解決方案

當完成無人機單軸動力系統(tǒng)測試后，接下來您可能需要測試共軸或徑向偏移配置的雙動力系統(tǒng)。螺旋槳面對面的測試配置很容易實現(xiàn)，但是對于螺旋槳背對背的測試配置，就像在常見的四軸飛行器上真實的機械結(jié)構(gòu)一樣，將是一個非常大的挑戰(zhàn)。使螺旋槳彼此合理地接近需要精細的設(shè)計和規(guī)劃。使用我們的飛行測試臺15/50（下圖所示），共軸測試支架可以安全地背靠背運行并使得支架間軸向間隔只有9毫米，兩臺電機間的軸向間隔可以做到最小91毫米。

8、設(shè)計一個硬件高度集成的測試解決方案，最大限度的減少氣動干擾

花費大量開發(fā)時間的另一個因素是設(shè)計一個硬件高度集成的測試解決方案。如果試驗臺本身與來自螺旋槳的氣流過多地相互作用，就會影響測試結(jié)果的準確性。研發(fā)創(chuàng)建一個硬件高度集成并且測試結(jié)果高度穩(wěn)定性的解決方案將是一個極為漫長的過程。

9、測量結(jié)果的不精確導致無人機的整個研制進程前功盡棄

這是所有無人機制造商最害怕的結(jié)果:你已經(jīng)根據(jù)自認為可靠的數(shù)據(jù)建造了一臺無人機，但是你將有可能面臨的情況是，不精準的測量數(shù)據(jù)直接致使原型機的性能遠低于你的設(shè)計預期，導致漫長的無人機研制過程前功盡棄。

而我們的Flight Stand Pro系列測試臺均采用國際上通用的ASTM標準程序進行拉力(ASTM E74)和扭矩(ASTM E2428)校準。因此，我們所有測量工具中的FMU均采用了211個點位的拉力校準和213個點位的扭矩校準。另外測試臺所具備的全系統(tǒng)形變測量技術(shù)讓外部負載全部直接作用于傳感測量單元，多維度、多點位的校準和外觀精巧&精準測量讓您在空氣動力學測試過程中完全沒有了后顧之憂。