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針對傳統無人機抗風試驗裝置多模擬穩態風、難以復現真實飛行中陣風擾動的問題，本文提出一種多自由度陣風模擬抗風試驗裝置的設計方案。通過拆解裝置核心結構、優化關鍵技術參數，實現對動態陣風的精準模擬，同時完成無人機姿態響應與受力數據的同步采集，為無人機抗風性能優化提供可靠的試驗支撐。由Delta德爾塔儀器聯合電子科技大學（深圳）高等研究院——深思實驗室團隊、工信部電子五所賽寶低空通航實驗室研發制造的無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置，正成為解決無人機行業抗風性能測試難題的突破性技術。

無人機風墻測試系統\無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置

一、裝置設計背景與核心需求

傳統無人機抗風試驗以風洞穩態風模擬為主，僅能測試無人機在恒定風速下的穩定性，無法復現實際飛行中 “陣風突變、風向驟變” 的復雜場景。例如電力巡檢無人機在穿越高壓線路廊道時，常遭遇 5-8m/s 的突發側風，傳統裝置難以模擬此類動態風況，導致試驗數據與實際性能偏差較大。

基于此，裝置設計需滿足三大核心需求：一是風場模擬范圍覆蓋 2-25m/s（對應 0-10 級風），且陣風風速變化率可調節（0.5-5m/s2）；二是能約束無人機姿態，同時采集六向力（拉力、升力、阻力等）與姿態角（滾轉、俯仰、偏航）數據；三是裝置結構緊湊，支持戶外臨時部署，適配中小型無人機（最大起飛重量 30kg 以內）。

二、裝置核心結構與技術實現

裝置采用 “風場發生系統 - 姿態約束系統 - 數據采集系統” 三位一體架構，各模塊技術細節如下：

風場發生系統：采用 “軸流風機 + 可變導流板” 組合設計，風機功率 15kW，通過伺服電機控制導流板角度（0-90°），實現陣風風速的快速切換。系統內置風速反饋傳感器，采樣頻率 100Hz，可將風速控制精度穩定在 ±0.2m/s，滿足動態陣風模擬需求。

姿態約束系統：基于六軸力傳感器（量程 0-500N，精度 0.1N）設計柔性約束支架，既能固定無人機位置，又不限制其姿態微調（滾轉 ±30°、俯仰 ±20°、偏航 ±15°）。支架材質選用航空鋁合金，重量僅 8kg，減少對無人機氣動特性的干擾。

數據采集系統：集成無人機飛控數據接口（支持 DJI SDK、PX4 協議）與裝置自帶傳感器，可同步采集風速、風向、無人機姿態角、六向力等 12 項參數，數據采樣頻率 200Hz，通過 5G 模塊實時傳輸至云端存儲，便于后續數據分析。

三、裝置性能驗證與試驗案例

以某款 6kg 級電力巡檢無人機為測試對象，開展兩項核心驗證：

陣風模擬精度測試：設定 “5m/s 穩態風→12m/s 陣風（持續 2s）→5m/s 穩態風” 的風況，裝置實際輸出風速與設定值的誤差≤3%，陣風切換響應時間≤0.3s，滿足動態風況模擬要求。

姿態數據一致性測試：對比裝置采集的無人機姿態角與飛控自帶數據，滾轉、俯仰、偏航角的誤差分別為 ±0.5°、±0.3°、±0.8°，數據一致性良好，可用于后續抗風性能評估。

結語

多自由度陣風模擬裝置通過動態風場發生、柔性姿態約束與高精度數據采集的協同設計，解決了傳統裝置 “重穩態、輕動態” 的技術短板。后續可進一步優化導流板控制算法，提升超 15m/s 強陣風的模擬穩定性，為大型工業級無人機的抗風試驗提供更全面的技術支撐。