이 프로토콜은 헥사콥터 추력 및 공기 역학을 특징으로합니다. 이 실험을 위해, 우리는 헥사 콥터에 대한 상용 부품을 상용 부품을 사용하고, 세부 사항은 표 2에 제공됩니다. 비행 컨트롤러의 경우, 우리는 헥사 콥터에 발행 된 개별 모터 명령을 제어 할 수있는 유연성을 제공으로 오픈 소스 오토 파일럿, Librepilot,^9을 선택했다.

로드셀 및 헥사콥터를 장착하기 위한 테스트 스탠드는 적층 합판을 사용하여 사내에서 제작되었으며 도 2에도시되어 있다. 테스트 스탠드를 설계할 때 멀티콥터의 공격 각도를 정확하게 조정할 수 있어야 하며 모터를 작동하면서 생성된 굽힘 및 진동을 견딜 수 있을 것으로 충분히 견고해야 합니다.

6축 로드 셀은 도 3에도시된 바와 같이 테스트 스탠드에 장착되어 데이터 수집 보드에 연결됩니다. 공기역학적 및 추력은 로드 셀에 의해 육각형의 체내에서 감지됩니다. 스트레인 게이지 데이터는 신호 컨디셔너를 통과합니다. 그런 다음 데이터 수집(DAQ) 보드는 로드 셀 제조업체에서 제공하는 교정 절차를 사용하여 아날로그 힘 및 토크 구성 요소를 획득합니다. 그런 다음 DAQ 보드는 이러한 값을 고속 버퍼에 저장하고 나중에 영구 디스크에 저장합니다.

이 프로토콜의 경우 먼저 개별 모터에 의해 생성된 힘을 결정합니다. 그런 다음 맨기 기체에서 작용하는 힘을 결정한 다음 전체 헥사콥터에서 생성 된 힘을 모터 RPM 명령의 함수로 결정합니다. 각 테스트에 대해 모든 모터에 동일한 RPM 명령을 발행합니다.

1. 동력계 실험

동력계를 통해 추력, 토크, RPM, 배터리 전압 및 전류를 포함한 파라미터를 직접 측정할 수 있습니다. 그런 다음 전력, 기계적 전력 및 모터 효율과 같은 매개 변수는 방정식(3), (4) 및 (5)에서 파생될 수 있습니다.

1. USB 커넥터를 사용하여 다이나미터를 DAQ 컴퓨터에 연결합니다.
2. 동력계와 함께 제공되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 실행합니다.
3. 제공된 화면 지침에 따라 동력계를 교정합니다. 프롬프트시 가중치와 알려진 레버 암을 사용합니다.
4. 동력계 테스트 스탠드에 모터를 장착합니다.
5. 도 4와같이 프로펠러를 풀러(트랙터) 구성에 부착한다.
6. 배터리를 동력계에 연결합니다.
7. C-클램프를 사용하여 작업대까지 동력계를 단단히 고정합니다.
8. 단계 입력 프로그램을 실행하고 추력, 토크, 모터 RPM, 모터 전류 및 펄스 폭 변조(PWM) "스로틀" 명령을 포함한 측정된 매개변수를 기록합니다.

2. 정적 추력 테스트

1. 장착 나사를 사용하여 로드 셀 테스트 스탠드에 헥사콥터를 고정합니다.
2. DAQ(데이터 수집 시스템)를 열고 로드 셀 스트레인 게이지 바이어스 프로그램을 실행합니다.
3. 마이크로 USB 케이블을 사용하여 육사콥터 비행 컨트롤러를 컴퓨터에 연결하고 지상 컨트롤러 스테이션(GCS) 소프트웨어를 엽니다.
4. 전원 공급 장치를 육사콥터에 연결합니다.
5. GCS에서 구성 탭-> 출력을 선택합니다. 모든 모터를 연결하고 출력의 라이브 테스트를 확인합니다.
6. 원하는 스로틀 명령을 1300ms로 설정합니다. 동일한 스로틀(PWM) 명령으로 모든 모터를 작동할 수 있는지 확인합니다.
7. 시스템이 몇 초 동안 안정화한 다음 DAQ 프로그램을 실행하여 로드 셀에서 데이터를 수집합니다.
8. 데이터 수집이 완료되면 모터를 중지합니다.
9. 3단계를 반복합니다. 스로틀 명령 1500 ms 및 1700 ms에 대한 6 ~ 3.8.
10. DAQ 시스템에 저장된 데이터를 데이터 처리 컴퓨터 및 장기 저장소로 전송합니다.

3. 동적 추력 테스트

다양한 공기 속도와 발생 각도를 통해 육각형의 선형 공기역학력을 특성화하고 분석하기 위해 일련의 풍동 테스트를 수행합니다. 풍동 실험 중에 육사콥터는 안정적인 비행 조건으로 가정됩니다. 따라서 육사콥터 속도 벡터의 크기는 세계 프레임에서 공기 속도와 수평으로 가정되는 것과 동일합니다. 리프트 및 드래그 힘은 주로 헥사콥터 주변의 공기 흐름 때문입니다. 리프트 및 드래그 힘은 헥사콥터의 총 리프트 및 총 드래그를 특징으로 하는 것으로 가정됩니다. 측면 힘은 무시할 수 있습니다.

이 실험에서 수행된 실험 절차는 포스터¹⁰ 및 러셀^11에서보고된 것과 유사합니다. 풍동 테스트 중, 헥사콥터는 모든 테스트에서 일관된 전력 및 전압 수준을 보장하기 위해 건물(AC) 전력에 연결된 전력 컨버터에 의해 구동되었습니다. 높은 RM의 모터는 상당한 전류를 소비할 수 있습니다. 낮은 게이지와 짧은 길이 와이어를 사용하여 작동 중에 와이어 전체에 상당한 전압 강하를 방지할 수 있습니다.

1. 로드 셀 테스트 스탠드에 헥사콥터 장착
2. 로드 셀을 DAQ 컴퓨터에 연결하고 정적 추력 테스트에 설명된 절차를 사용하여 헥사콥터를 GCS에 연결합니다.
3. C-클램프로 윈드 터널 의 기지에 테스트 스탠드를 고정합니다.
4. 멀티콥터가 풍동 벽, 바닥 및 천장이 잘 지워서 자유로운 흐름 의 방해와 반사를 최소화해야 합니다.
5. 육사콥터에서 몇 미터 떨어진 피토 튜브를 마운트하여 방해받지 않는 기류를 샘플링합니다. 피토 압력 센서를 DAQ 시스템에 연결합니다.
6. 시험 스탠드의 힌지 조인트를 조정하여 육각형의 피치 각도를 0°로 설정합니다. 풍동에서 육각형 피치 각도와 공격 각도는 동일합니다.
7. 바이어스 프로그램을 실행하여 부하 셀 전압 바이어스를 설정합니다.
8. 풍구를 2.2m/s의 풍속으로 초기화합니다.
9. 자유 스트림 흐름 속도가 원하는 값으로 정산되면 헥사콥터 모터가 꺼져 있는 로드 셀에서 기준FT 판독값을 수집합니다.
10. 스로틀 명령을 1,300ms로 초기화하고, FT 및 피토 데이터를 수집하기 전에 풍속의 공기 속도가 정착하도록 하십시오.
11. 1500 ms와 1700 ms의 스로틀 명령에 대한 3.7 - 3.9 단계를 반복합니다.
12. 표 1에 명시된 대로 다양한 헥사콥터 피치 각도 및 풍동 공기 속도 값에 대해 3.5 - 3.10 단계를 반복합니다.