本發(fā)明屬于無人機領(lǐng)域，具體涉及一種用于無人機航空發(fā)動機的節(jié)氣門標定裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)役無人機多采用內(nèi)燃機式發(fā)動機作為直接動力，電子節(jié)氣門是實現(xiàn)發(fā)動機功率控制的重要部件。為滿足航空發(fā)動機輕量化設(shè)計要求，發(fā)動機多采用無反饋控制方式，提高電子節(jié)氣門控制精度，是提高發(fā)動機噴油控制精度、保證發(fā)動機一致性的重點。

2、現(xiàn)役裝備中電子節(jié)氣門均采用開環(huán)控制，受機械零件加工精度和傳感器采集精度的影響，主要存在以下問題：

3、1.大馬力(節(jié)氣門開度100％)位置不準確，發(fā)送大馬力指令后，節(jié)氣門片實際開度未達到最大，或者超出最大位置，導(dǎo)致發(fā)動機進氣量沒有達到最大值。

4、2.小馬力(節(jié)氣門開度0％)位置不準確，發(fā)送小馬力指令后，節(jié)氣門片實際開度未徹底關(guān)死，導(dǎo)致發(fā)動機節(jié)氣門零點不精確，或者處于卡死狀態(tài)，導(dǎo)致節(jié)氣門電機長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，故障概率大幅度提高。

5、因此，本發(fā)明提供一種操作簡單、可靠性高的節(jié)氣門標定機構(gòu)，實現(xiàn)了節(jié)氣門標定的便捷性，間接提高了系統(tǒng)的壽命和操作便捷性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、要解決的技術(shù)問題：

2、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種用于無人機航空發(fā)動機的節(jié)氣門標定裝置，該裝置同時支持被動測量模式和主動標定模式，解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制中無法動態(tài)調(diào)整節(jié)氣門角度的問題。通過角度傳感器能夠?qū)崟r測量節(jié)氣門開度，通過驅(qū)動電機和角度傳感器的協(xié)同控制，能夠主動預(yù)設(shè)角度進行標定，顯著提高了標定靈活性。本發(fā)明有效解決了無人機發(fā)動機節(jié)氣門標定的核心痛點，提高了航空發(fā)動機電子節(jié)氣門的整體精度，具備較高的市場應(yīng)用價值。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于無人機航空發(fā)動機的節(jié)氣門標定裝置，包括殼體及耦合于其上的角度傳遞模塊、測量標定模塊、與節(jié)氣門進氣管連接的固定模塊；通過固定模塊將殼體固定安裝于進氣管口，保證角度傳遞模塊的自由端與節(jié)氣門片相對，以獲取或控制節(jié)氣門片的開度轉(zhuǎn)角；所述角度傳遞模塊的固定端與測量標定模塊連接，將所獲取的節(jié)氣門片開度轉(zhuǎn)角傳遞至測量標定模塊，或?qū)y量標定模塊輸出的標定角度傳遞至節(jié)氣門片，以完成被動測量模式和主動標定模式。

4、本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述殼體的內(nèi)腔一端安裝固定模塊，另一端安裝角度傳遞模塊，安裝固定模塊一側(cè)的端面上開有軸向通孔，作為角度傳遞模塊自由端與節(jié)氣門片相接觸的通道。

5、本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述固定模塊為三爪鎖緊機構(gòu)，三個卡爪沿周向均布于殼體開有軸向通孔的端面上，且所在圓周與軸向通孔同軸；通過驅(qū)動組件實現(xiàn)三個卡爪的同步徑向移動，能夠適配不同直徑的節(jié)氣門進氣管。

6、本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述殼體開有軸向通孔的端面上沿周向均布三個徑向通槽，作為三個卡爪的徑向移動導(dǎo)向槽；所述卡爪通過卡爪座安裝于徑向移動導(dǎo)向槽外；所述卡爪座活動安裝于徑向移動導(dǎo)向槽內(nèi)，其頂面安裝有卡爪，底面伸入殼體內(nèi)且開有平面螺紋，與驅(qū)動組件連接；

7、所述驅(qū)動組件包括卡盤電機和開有中心通孔的卡盤體，所述卡盤體的外周面沿周向均布齒槽構(gòu)成卡盤體齒輪，其端面上與軸向通孔同軸開有平面螺紋，該平面螺紋與卡爪座的平面螺紋嚙合；所述卡盤電機的輸出軸上安裝有卡盤驅(qū)動齒輪，與卡盤體齒輪嚙合，驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)，進而通過卡盤體平面螺紋帶動卡爪座、卡爪沿徑向移動，通過徑向移動導(dǎo)向槽確保鎖緊過程的同軸度，避免因安裝偏差導(dǎo)致的測量誤差。

8、本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述角度傳遞模塊為連桿結(jié)構(gòu)，包括u形連接臂及轉(zhuǎn)動連接于其下方的第一測量桿和第二測量桿，所述第一測量桿和第二測量桿相互平行且軸向長度一致，由轉(zhuǎn)動連接于第一測量桿和第二測量桿下方的直線連接臂連接為四連桿結(jié)構(gòu)；

9、所述u形連接臂作為固定端，通過固定桿與測量標定模塊連接；所述固定桿與u形連接臂位于同一平面，且與兩側(cè)支臂垂直固定，用于傳遞或控制u形連接臂的轉(zhuǎn)角；

10、所述第一測量桿和第二測量桿的頂端與u形連接臂轉(zhuǎn)動連接，其底端作為角度傳遞模塊的自由端朝向節(jié)氣門片，且第一測量桿和第二測量桿的底端所在直線與u形連接臂的兩側(cè)支臂平行，實現(xiàn)角度的無誤差傳遞。

11、本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述測量標定模塊包括角度傳感器和驅(qū)動電機，通過角度傳感器被動測量節(jié)氣門片轉(zhuǎn)角，通過驅(qū)動電機控制固定桿轉(zhuǎn)角，進而主動標定節(jié)氣門片轉(zhuǎn)角。

12、本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述固定桿的兩端分別沿徑向貫穿殼體，并分別通過導(dǎo)向塊安裝于殼體外周的軸向?qū)虿蹆?nèi)，其一端導(dǎo)向塊伸出殼體部分安裝有角度傳感器，另一端導(dǎo)向塊伸出殼體部分安裝有驅(qū)動電機支架；且固定桿的另一端與該端的導(dǎo)向塊為轉(zhuǎn)動連接；

13、所述角度傳感器用于測量固定桿、u形連接臂的轉(zhuǎn)角；

14、所述驅(qū)動電機支架上安裝有驅(qū)動電機和傳動組件，驅(qū)動電機通過傳動組件與固定桿的另一端連接，用于控制固定桿、u形連接臂的轉(zhuǎn)角。

15、本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述測量標定模塊還包括控制桿，所述控制桿平行于殼體的軸向?qū)虿墼O(shè)置，其一端穿過殼體的螺紋孔與安裝角度傳感器的導(dǎo)向塊轉(zhuǎn)動連接，另一端位于殼體外側(cè)；控制桿的桿部開有外螺紋，與殼體螺紋孔配合，通過旋擰實現(xiàn)控制桿的軸向位移，進一步控制安裝角度傳感器的導(dǎo)向塊沿軸向?qū)虿垡苿?，完成對角度傳遞模塊軸向位置的控制。

16、一種用于無人機航空發(fā)動機的節(jié)氣門標定裝置的被動測量方法，具體步驟如下：

17、通過三爪鎖緊機構(gòu)將用于無人機航空發(fā)動機的節(jié)氣門標定裝置夾緊安裝于節(jié)氣門進氣管的管口處；

18、通過旋擰控制桿調(diào)節(jié)角度傳遞模塊的軸向位置，使得角度傳遞模塊的自由端接觸到節(jié)氣門片，由連桿結(jié)構(gòu)的適應(yīng)變形得到節(jié)氣門片的轉(zhuǎn)角；

19、通過固定桿將轉(zhuǎn)角角度傳遞至角度傳感器，即測量出節(jié)氣門片的轉(zhuǎn)角；

20、重復(fù)上述步驟，對不同節(jié)氣門轉(zhuǎn)角進行測量；

21、徹底結(jié)束測量時，反向旋轉(zhuǎn)控制桿，推動角度傳遞模塊構(gòu)遠離節(jié)氣門片，解除卡爪鎖定，結(jié)束測量。

22、一種用于無人機航空發(fā)動機的節(jié)氣門標定裝置的主動標定方法，具體步驟如下：

23、通過三爪鎖緊機構(gòu)將用于無人機航空發(fā)動機的節(jié)氣門標定裝置夾緊安裝于節(jié)氣門進氣管的管口處；

24、通過控制驅(qū)動電機和角度傳感器將角度傳遞模塊轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)角度，保持驅(qū)動電機鎖緊狀態(tài)；

25、解除電子節(jié)氣門控制，使電子節(jié)氣門保持自由狀態(tài)；

26、通過旋擰控制桿調(diào)節(jié)角度傳遞模塊的軸向位置，使得角度傳遞模塊的自由端接觸到節(jié)氣門片，對節(jié)氣門片的轉(zhuǎn)角進行調(diào)整，即完成對節(jié)氣門角度的主動控制和標定；

27、重復(fù)上述步驟，調(diào)整不同標定角度；

28、徹底結(jié)束測量時，反向旋轉(zhuǎn)控制桿，推動角度傳遞模塊構(gòu)遠離節(jié)氣門片，解除卡爪鎖定，結(jié)束標定。

29、有益效果

30、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明裝置通過雙模式標定、自適應(yīng)鎖緊機構(gòu)、自動化控制及模塊化設(shè)計，解決了無人機發(fā)動機節(jié)氣門標定中的核心痛點，兼具高精度、高通用性、操作便捷和安全可靠等優(yōu)勢，具備顯著的應(yīng)用價值。具體優(yōu)勢分析如下：

31、1.本發(fā)明的雙模式標定功能，支持被動測量模式(實時檢測節(jié)氣門開度)和主動標定模式(預(yù)設(shè)角度強制調(diào)整)，解決了傳統(tǒng)開環(huán)控制中無法動態(tài)修正角度的問題，提升精度與靈活性。通過角度傳感器(如u形連接臂上的傳感器)與驅(qū)動電機的協(xié)同控制，實現(xiàn)閉環(huán)反饋，確保標定精度(如大馬力100％和小馬力0％位置的準確標定)，避免因機械加工誤差導(dǎo)致的節(jié)氣門片開度偏差。

32、2.本發(fā)明設(shè)計的固定模塊為三爪鎖緊機構(gòu)，采用平面螺紋驅(qū)動的三爪卡盤設(shè)計，通過卡盤電機驅(qū)動卡爪同步徑向移動，適配不同直徑進氣管(如直徑可調(diào)范圍廣)的自適應(yīng)鎖緊，且導(dǎo)向槽設(shè)計保證同軸度，避免安裝誤差影響測量結(jié)果，增強了通用性。

33、構(gòu)成連桿結(jié)構(gòu)的第一測量桿與第二測量桿始終平行，通過軸向位置可調(diào)的控制桿(外螺紋設(shè)計)，適應(yīng)不同深度的節(jié)氣門結(jié)構(gòu)，確保測量桿與節(jié)氣門片接觸的穩(wěn)定性，實現(xiàn)角度無誤差傳遞，降低因機械變形導(dǎo)致的測量誤差。

34、3.本發(fā)明通過驅(qū)動電機預(yù)設(shè)角度、角度傳感器實時反饋，減少人工干預(yù)，標定過程自動化程度高。通過旋擰控制桿即可調(diào)節(jié)測量桿軸向位置，操作簡單且無需復(fù)雜工具，顯著縮短標定時間。

35、4.本發(fā)明通過精確標定節(jié)氣門開度，優(yōu)化發(fā)動機進氣量控制，提高噴油精度和燃燒效率，從而增強無人機動力一致性及可操作性，顯著提升了發(fā)動機性能。且減少了節(jié)氣門電機堵轉(zhuǎn)風(fēng)險，降低故障率，延長發(fā)動機使用壽命。