在上期文章《低空經(jīng)濟(jì)的未來(lái) | 揭秘電機(jī)測(cè)試中的技術(shù)難題》中，我們深入探討了低空經(jīng)濟(jì)飛行器電機(jī)測(cè)試面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，并介紹了HBK eDrive系統(tǒng)如何通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理與同步分析來(lái)應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題。隨著低空經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，推力臺(tái)測(cè)試作為驗(yàn)證eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）性能的核心環(huán)節(jié)，正面臨著越來(lái)越復(fù)雜的技術(shù)需求。如何精確測(cè)量推力、扭矩、電壓、電流等多個(gè)信號(hào)，并同步分析功率效率等數(shù)據(jù)，成為工程師們亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

推力臺(tái)測(cè)試的挑戰(zhàn)與需求

推力臺(tái)測(cè)試的核心目的是精確評(píng)估eVTOL飛行器的推力輸出和系統(tǒng)效率。與傳統(tǒng)的飛行器推力測(cè)試不同，eVTOL飛行器采用多電機(jī)配置，且各電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)高度相關(guān)。因此，如何確保電氣信號(hào)和機(jī)械信號(hào)之間的完美同步，如何在復(fù)雜環(huán)境下獲取準(zhǔn)確的推力數(shù)據(jù)，成為了測(cè)試中的主要難點(diǎn)。

在推力臺(tái)測(cè)試中，工程師還面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）共振問(wèn)題

推力臺(tái)測(cè)試中的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是共振問(wèn)題。由于eVTOL飛行器的多電機(jī)配置和復(fù)雜的推力系統(tǒng)，在某些頻率下，飛行器的結(jié)構(gòu)和推力系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生共振。這種共振現(xiàn)象不僅會(huì)影響測(cè)試的準(zhǔn)確性，還可能對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)造成損害。工程師需要通過(guò)扭矩傳感器測(cè)試扭矩波動(dòng)，并通過(guò)分析扭矩諧波來(lái)識(shí)別潛在的共振頻率。再結(jié)合NVH測(cè)試分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)并消除共振現(xiàn)象，確保有效定位和優(yōu)化系統(tǒng)。

2）電機(jī)的基頻波動(dòng)問(wèn)題

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的基頻波動(dòng)問(wèn)題也是推力臺(tái)測(cè)試中的一個(gè)難點(diǎn)。eVTOL飛行器的電機(jī)通常有輕量化需求，輕量化的電機(jī)電感較小，會(huì)導(dǎo)致基頻不穩(wěn)定，這將不單單發(fā)生在高速高扭（高基頻）工況下。另外，常規(guī)的功率分析需要在穩(wěn)態(tài)進(jìn)行，而基頻波動(dòng)的存在使得測(cè)試無(wú)法維持足夠長(zhǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)而影響功率測(cè)量的準(zhǔn)確性。在這種情況下，HBK專(zhuān)利的周期檢測(cè)功能將抓取每一個(gè)電流或電壓的周期作為功率計(jì)算的時(shí)間以確保功率測(cè)量的準(zhǔn)確性。

此外，推力臺(tái)測(cè)試不僅僅是推力數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單采集，它還需要結(jié)合風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、溫度等多種因素進(jìn)行綜合分析，確保飛行器在不同工況下的性能穩(wěn)定。這就要求測(cè)試系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)真實(shí)處理能力，能夠實(shí)時(shí)進(jìn)行高精度分析。

HBK eDrive系統(tǒng)的eVTOL解決方案

1）實(shí)時(shí)公式計(jì)算（RT-formulas）

HBK eDrive系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)自定義公式計(jì)算功能，幫助工程師計(jì)算多種類(lèi)型的信號(hào)輸入，包括電氣信號(hào)（如電壓、電流）、機(jī)械信號(hào)（如轉(zhuǎn)速、扭矩）以及推力等。

eVTOL推力臺(tái)測(cè)試通常需要以下參數(shù)用于標(biāo)定：

eDrive系統(tǒng)簡(jiǎn)單清晰的公式功能實(shí)現(xiàn)調(diào)用實(shí)時(shí)測(cè)量值進(jìn)行自定義計(jì)算

2）多通道同步分析與高速數(shù)據(jù)采集

eDrive能夠同步采集并實(shí)時(shí)分析多種信號(hào)，涵蓋電信號(hào)（如電流、電壓）、機(jī)械信號(hào)（如扭矩、轉(zhuǎn)速）、以及其他相關(guān)信號(hào)（如溫度、風(fēng)速等）。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)納秒級(jí)別同步。

eDrive系統(tǒng)的實(shí)施波形顯示（包括功率、效率、推力等自定義）

3）扭矩與電流傳感器

HBK作為優(yōu)質(zhì)高精度扭矩傳感器供應(yīng)商還提供電流傳感器，以減少測(cè)量不確定度。在推力臺(tái)測(cè)試中，高響應(yīng)頻率的扭矩和準(zhǔn)確的電流數(shù)據(jù)對(duì)于分析電機(jī)性能至關(guān)重要。搭配HBK的功率分析儀實(shí)現(xiàn)高分辨率保證一整條測(cè)量鏈盡可能低的測(cè)量不確定度。并且通過(guò)測(cè)量不確定度計(jì)算模塊清晰定義置信區(qū)間。

4）閉環(huán)控制與協(xié)調(diào)臺(tái)架

eDrive系統(tǒng)還具備完成臺(tái)架閉環(huán)控制的能力。通過(guò)原始扭矩轉(zhuǎn)速分頻和EtherCAT等通訊協(xié)議，系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)通過(guò)扭矩轉(zhuǎn)速信號(hào)的閉環(huán)控制，確保測(cè)試過(guò)程中的實(shí)時(shí)反饋與系統(tǒng)的高效運(yùn)行完美搭配

5）eDrive Creator模式

eDrive Creator模式是eDrive系統(tǒng)的一項(xiàng)創(chuàng)新功能，允許用戶根據(jù)需求定制能量流配置。通過(guò)該模式，所有公式能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)設(shè)置并存儲(chǔ)在公式數(shù)據(jù)庫(kù)中由硬件實(shí)時(shí)計(jì)算，再次提高信號(hào)的同步時(shí)和閉環(huán)控制效率，使測(cè)試過(guò)程更加高效和靈活。

以實(shí)際案例為例，以上是eDrive對(duì)一個(gè)由電池供電的四旋翼電動(dòng)飛行器進(jìn)行測(cè)試分析

6）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與后處理功能

原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，所有計(jì)算和原始波形數(shù)據(jù)均可存儲(chǔ)至硬盤(pán)中，并支持作為示波器波形進(jìn)行可視化查看。此外，系統(tǒng)還提供后處理公式，可以在測(cè)試結(jié)束后進(jìn)一步細(xì)化分析，提高數(shù)據(jù)分析效率，從而減少后期處理時(shí)間。

隨著eVTOL技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)測(cè)試將成為推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)飛行器發(fā)展的重要力量。通過(guò)HBK eDrive系統(tǒng)的高效數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)分析，工程師能夠更深入地了解飛行器的各項(xiàng)性能，為飛行器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新和突破，低空經(jīng)濟(jì)飛行器將迎來(lái)更加廣闊的應(yīng)用前景。

低空經(jīng)濟(jì)文章預(yù)告：

后續(xù)文章中，我們將繼續(xù)深入探討低空經(jīng)濟(jì)的測(cè)試技術(shù)，敬請(qǐng)期待：

《從“銅鳥(niǎo)測(cè)試”到eDrive：低空經(jīng)濟(jì)測(cè)試的革新之路》 為您解密低空經(jīng)濟(jì)飛行器測(cè)試中的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新成果。