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动力系统台架与受防护装桨地面验证

本章关闭B1受控动力组合台架和B2受防护整机装桨地面门禁。两者目的不同、设施不同、授权不同,结果不得互相替代。

动力台架与装桨地面验证

本图只说明B1与B2的证据关系。现场仍须使用经批准的布置图标明危险平面、碎片隔离、人员区、急停和消防位置。

试验边界

风险路径保持为:

A:05无桨配置通过
→ B1:动力组合台架
→ B2:受防护整机装桨地面
→ C:首次飞行
  • B1a使用实际电池、电子调速器、电机和螺旋桨动力单元,测量推力、电流、转速和温升;
  • B1b使电池、主连接器、配电和共享线束承受计划最不利总电流,验证聚合压降和温升;
  • B2使用最终整机布线和安装,先验证真实解锁、停止和防重启,再按平台专用方法筛查带载磁干扰、结构响应、散热和射频;
  • 整机固定后短时升油门不能代替有量测能力的B1;
  • 仿真模型不能代替电气、热、结构和气动真实载荷;
  • B1或B2都不允许离地,也不允许注入可能导致不可预测输出的故障。

缺少额定能力足够的台架、防护罩、碎片隔离、远程急停或合法隔离场地时,试验状态为阻断

独立书面授权

B1和B2分别使用授权单,至少写明:

字段 B1授权 B2授权
飞行器/动力组合身份 必填 必填
构型与参数摘要 必填 必填
地点和有效时段 必填 必填
设施额定能力 台架、传感器、防护罩 固定装置、隔离屏障、场地
允许测试点 负载点和持续时间 解锁、输出段和持续时间
禁止动作 超范围加载、人员进入 离地、手持、故障注入
停止方法 控制停止与独立断电 遥控停止、总急停与断电
批准人 动力台架负责人 地面试验负责人

授权失效条件包括构型变化、设备校准过期、场地变化、人员变化、天气越界或任何未关闭异常。

人员与口令

最少配置试验负责人、操作员、观察员、数据员和安全员。观察员持续监控防护、人员及异常声光味,安全员掌握独立急停、消防和电池隔离;人员不足时不开始。

口令 触发条件 执行人和动作 完成确认
准备/区域清空 进入一个测试点前 各岗位复诵;观察员确认危险区无人、无松散物 试验负责人宣布可开始
开始/保持 当前测试点已获批准 操作员只执行当前命令,不自行升到下一点 数据员复述测试点编号
正常停止 测试点结束、数据无效、天气接近边界且输出仍可控 操作员把命令降到批准停止值并上锁,安全员随后隔离主动力 转速为零、输出停止、主动力已隔离
地面总急停 人员侵入、防护或固定失效、推进器损伤、烟火、失控输出或正常停止无效 任何人可下令;安全员立即触发经演练的独立能量隔离,不等待保存数据 安全员确认动力隔离和储能释放
区域安全 旋转停止且主动力隔离后 仅安全员检查残余能量和电池状态 安全员宣布后人员才可进入

地面总急停只适用于B1/B2受控地面设施,不是飞行中的通用“断动力”口令。

B1前提

开始B1前逐项确认:

  • A层签署有效,05未闭环项已经转移;
  • 动力组合所有部件的料号、修订和固件已冻结;
  • 螺旋桨型号、尺寸、材料、旋向、批次和制造商限制明确;
  • 电池序列号、化学体系、节数、荷电状态和循环履历可追溯;
  • 台架额定能力覆盖批准包线,防护罩可约束预期碎片;
  • 人员避开旋转平面,急停直接作用于主动力;
  • 电压、电流、推力、转速和温度仪器在校准期内;
  • 视频、控制量和测量数据时间同步;
  • 消防器材、受损电池隔离位置、搬运工具和责任人明确;
  • 测试点、持续时间、冷却条件和重复次数已经批准。

任何一项不满足,B1不通电。

螺旋桨完整性与紧固

每次安装前检查:

  1. 用包装和实体标识核对料号、旋向与批次;
  2. 检查叶片裂纹、缺口、变形、分层、烧蚀和修补痕迹;
  3. 检查桨毂、嵌件、适配器、电机轴、螺纹和接触面;
  4. 使用制造商规定的紧固方法、工具和复用限制;
  5. 记录施加值、工具编号和来源;
  6. 手动转动并在关闭防护后复查净空;
  7. 拍摄安装和旋向,试验后复检并记录变化。

没有制造商或批准工程文件支持时,不自行给出通用紧固扭矩。

B1量化判据表

测试前填完所有来源列:

测量量 测试点/范围 通过判据 测量条件 来源
电池端电压 待填 待填 荷电状态、温度、持续时间 电池资料/项目要求
电子调速器输入电压 待填 待填 与电池端同步 器件资料/配电设计
回路压降 待填 待填 测点、负载和线束温度 线束设计/连接器规范
电流 待填 待填 单电机/组合、稳态/瞬态 电子调速器与电机资料
推力 待填 待填 空气密度、桨型和转速 项目性能要求
转速 待填 待填 供电、桨型和测量方法 电机/桨制造商资料
电子调速器温度 待填 待填 环境、冷却和持续时间 器件额定值
电机温度 待填 待填 测点、环境和持续时间 制造商额定值
连接器/导线温升 待填 待填 初温、测点和负载时间 配电热设计
推力重复性 待填 待填 相同测试点与冷却状态 项目试验规范

“额定负载”必须来自已批准任务工作点、部件资料或动力设计,不得由现场人员解释为任意满油门时长。

B1a动力单元与B1b聚合电气负载

B1只有以下两部分均有证据时才能关闭:

子阶段 被验证对象 最低方法 不能证明什么
B1a 单个或成组电机、电子调速器和螺旋桨 在有推力、转速、电流和温度量测的防护台架上覆盖批准工作点 单电机结果不能证明整机总电流和共享配电
B1b 电池、主连接器、电流传感器、配电、共享导线与并行动力支路 使用多通道动力台架,或使用经批准且已验证能复现计划最不利总电流与持续时间的等效负载 纯电阻负载不能证明螺旋桨气动、各电机瞬态和控制耦合

不得把一个电机的电流简单乘以电机数量后,宣布主电池、总连接器或配电板通过。B1b必须实测计划最不利聚合负载下的总电流、各关键测点压降、温升斜率和持续时间。

采用等效负载时,试验程序还要证明电流波形、总功率、持续时间、测点和冷却条件足以覆盖计划工况,并列出没有覆盖的电机瞬态、电子调速器互动和气动效应。

B1步骤

1. 冷态记录

  1. 确认主动力断开;
  2. 记录环境、空气密度条件、电池状态和各测点初温;
  3. 确认台架零点、量程、采样率及螺旋桨记录;
  4. 关闭防护并清空危险区;
  5. 由各岗位复诵停止条件。

2. 低能量功能检查

  1. 发出“区域清空”;
  2. 接通控制电源,确认停止命令后接通主动力并记录静态电流;
  3. 执行程序规定的最低测试点;
  4. 核对旋向、转速、推力符号和异常振动;
  5. 发出“停止”,断开主动力并检查数据;
  6. 不通过时不进入额定测试。

3. 分级加载

  1. 按批准顺序进入一个测试点;
  2. 达到规定稳定条件后开始计时;
  3. 同步记录命令、电压、电流、推力、转速和温度;
  4. 观察压降、温升斜率、声响、气味和机械位移;
  5. 达到规定持续时间后退回停止;
  6. 按程序冷却并检查原始数据;
  7. 当前点通过后才进入下一点;
  8. 完成批准重复次数,不外推未测试区间。

4. 断电复检

  1. 确认输出停止;
  2. 切断主动力并等待储能释放;
  3. 安全员宣布区域安全;
  4. 检查推进组合、台架固定、连接器、导线和焊点;
  5. 记录最终温度、电池外观、静置电压和温度趋势;
  6. 导出原始数据并与来源判据逐项比较;
  7. 由动力台架负责人签署结果。

B1通过条件

B1通过必须同时满足:

  • B1a动力单元和B1b聚合电气负载均已完成;
  • 每个批准工作点都有完整原始数据;
  • 推力、电流和转速关系满足来源明确的项目要求;
  • 额定工作点的压降和温升满足批准判据;
  • 电机、电子调速器、电池、线束和连接器均未超出各自限制;
  • 重复性、试后状态、停止和独立急停均满足批准程序;
  • 异常已关闭且动力组合构型未变化。

不得只以“达到所需推力”判定B1通过。

B2前提

进入B2前必须:

  • B1签署有效且动力组合与整机一致;
  • 整机最终布线、载荷、罗盘、天线和冷却构型已冻结;
  • 固定装置有批准依据,整机结构检查通过;
  • 危险平面、碎片路径和反作用气流区域已隔离;
  • 射频测试使用合法频段、功率和场地;
  • B2专用测试点和持续时间不超过B1已验证包线;
  • 每个带桨测试点已经冻结控制路径、飞行模式或专用校准功能、积分状态处理、推力方向、最大总推力以及固定装置六自由度载荷;
  • 地面负责人已签署独立装桨授权;首次飞行仍需另一份授权。

整机不得靠人员手持、脚踩或临时配重固定。

B2阶段一:拆桨真实互锁验证

螺旋桨保持拆除,机体固定:

  1. 按身份基线核对飞控、固件和参数摘要;
  2. 确认遥控解锁开关关闭、油门最低;
  3. 按最终顺序冷启动,记录解锁禁止原因且不关闭检查;
  4. 发出真实解锁命令,记录转换并核对输出映射;
  5. 发出停止命令,确认输出按来源明确的时限停止;
  6. 保持解锁开关未复位,执行批准的链路恢复检查;
  7. 确认不会自动重新解锁;
  8. 复位开关后,确认才允许新的人工解锁序列;
  9. 执行独立主动力急停;
  10. 断电并复核日志时间线。

真实解锁测试只验证地面互锁,不证明飞行中失效动作正确。

B2阶段二:平台专用带载与结构筛查

阶段一通过并断电后,先填写方法冻结表。任一字段没有批准依据时,保持拆桨:

字段 必须写明
测试目的 带载磁干扰、结构筛查、散热或射频中的哪一项
控制路径 直接执行器命令、外部动力控制器或平台专用校准功能
飞行模式 B2禁止普通闭环飞行模式;只允许直接执行器路径或固定版本平台专用程序
积分与姿态误差 如何避免积分累积、约束误差和差动输出
推力方向 推力朝向及工装承力路径
输出限制 单电机和总输出、持续时间、停止斜坡
工装能力 三轴力、三轴力矩、振动、疲劳和防碎片额定值
退出状态 正常停止、上锁、急停和重新启动阻止
结果边界 仅可关闭的地面筛查项目和仍需飞行验证的项目

完成方法冻结和独立评审后,才允许按B2授权安装螺旋桨:

  1. 重复螺旋桨身份、完整性、旋向和紧固检查;
  2. 拍摄推进器,关闭防护并清空隔离区;
  3. 启动飞控、动力、IMU、罗盘、温度和射频记录;
  4. 仅通过批准的直接执行器路径或平台专用带载程序施加输出,核对推力方向、受力、固定和停止响应;
  5. 按批准测试点加载,不超过B1包线;
  6. 同步记录电流、电压、转速、IMU、磁场和温度;
  7. 在批准方向和距离检查遥控与遥测覆盖;
  8. 每个测试点结束后回到停止并检查数据;
  9. 完成后上锁、断电并等待储能释放;
  10. 安全员允许后拆桨,完成结构、电气和电池复检。

固定机体上禁止使用普通闭环飞行模式维持输出。需要闭环控制和自由度运动的试验必须另立更高风险专项程序,不计入B2,也不能替代真实飞行证据。普通电机测试页面仍遵循平台“拆桨”要求,不能因为有防护罩就改为带桨。

ArduPilot CompassMot属于平台专用例外:仅在当前机型确有需要、使用电流监视器并按官方程序时执行。官方方法要求拆下螺旋桨,翻转并换位,使增大油门时推力把机体压向地面;该程序的输出范围、持续时间和干扰百分比只能在其自身适用条件内解释,不能迁移到Betaflight、INAV或PX4。

固定地面状态改变了气流、约束载荷和结构模态。B2振动结果只用于筛除明显危险共振和安装问题,不能直接宣布“飞行振动通过”;真实飞行振动仍须在C与D的批准包线内验证。

不得在装桨状态下连接调试器暂停处理器,也不得现场修改参数追逐异常。

B2量化判据表

测量量 测试段 通过判据 条件 来源
母线压降 各批准输出点 待填 电池状态与环境 B1结果/配电设计
磁场变化 电流递增段 待填 传感器实例与方位 平台文档/危害分析
IMU地面振动筛查 稳态输出段 待填 采样率、安装与工装约束 项目地面筛查规范
谐波峰值 转速扫描段 待填 频谱方法与窗函数 项目振动规范
电子调速器/电机温度 持续输出段 待填 冷却、测点、环境 器件资料/B1基线
飞控与舱内温度 地面最差冷却段 待填 外壳与气流构型 硬件资料/热设计
遥控链路质量 距离与方位点 待填 功率、天线、遮挡 链路预算/设备资料
遥测链路质量 距离与方位点 待填 数据率与干扰环境 链路预算/设备资料
停止响应 解锁与急停段 待填 事件定义与时间戳 系统安全需求

不能把平台文档中的示例告警值直接当作本机放行阈值;必须确认固件版本、单位、采样和适用机型。

带载磁干扰、振动与散热判读

  • 磁场数据必须与电流、输出命令和机体姿态使用同一时间基准;
  • 只看到航向稳定,不能证明没有带载磁干扰;
  • 振动必须查看原始时域、削波/饱和标志及批准的频域指标;
  • 不能先提高滤波强度再把结构振动标记通过;
  • 温度记录必须注明传感器位置、初温、环境、气流和持续时间;
  • 地面无桨温升不能代替装桨反作用气流或封闭舱真实条件;
  • 装桨地面最差冷却通过,也不能自动外推所有飞行工况;
  • 射频覆盖必须记录距离、方位、天线姿态、功率和遮挡,不能只写“未失联”。

停止条件

任一人员发现以下情况,立即发出与状态相匹配的停止口令。

人员侵入、防护或固定失效、推进器损伤、烟火、失控输出以及正常停止无效时,直接执行地面总急停

  1. 人员、动物、车辆或松散物进入隔离区;
  2. 防护罩、固定装置或台架出现位移、裂纹或松动;
  3. 螺旋桨擦碰、变形、裂纹、异常轨迹或异响;
  4. 电池鼓胀、泄漏、冒烟、异味或异常发热;
  5. 连接器、线束或电子调速器出现变色、火花或异味;
  6. 命令与实际输出不一致;
  7. 正常停止或上锁没有产生预期结果。

以下情况在输出仍可控时执行正常停止;无法确认输出可控时升级为地面总急停

  1. 电压、电流、转速、推力、温度或振动达到批准停止值;
  2. 温升斜率异常且无法解释;
  3. 链路质量低于批准停止值或控制输入不连续;
  4. 日志丢失、时间不同步或关键测量超量程;
  5. 天气或场地条件越过授权边界。

中止优先于保存飞机、螺旋桨、台架或数据。

证据记录

B1证据 B2证据
台架授权、布置、额定能力和防护检查 独立装桨授权、人员和现场布置
动力组合身份、桨检和仪器校准 桨安装/拆除、碎片隔离和消防记录
原始电压、电流、推力、转速、温度 解锁、停止、防重启和急停时间线
压降、温升、重复性及来源判定 电流、磁场、IMU、温度和射频同步日志
视频、异常、处置和负责人结论 试后复检、参数摘要和临时设置清除

恢复

正常结束:

  1. 上锁、断电并等待储能释放;
  2. 宣布区域安全,拆桨并独立存放;
  3. 检查结构、紧固、线束和电池;
  4. 导出日志,恢复临时配置并冷启动核对;
  5. 更新门禁状态。

异常结束:

  1. 保持隔离,由安全员处置带能量或受损电池;
  2. 不对冒烟、发热或受损电池充电,按项目和当地规则移交;
  3. 标记受影响部件,保存停止前数据且不补做缺失段;
  4. 完成根因分析,从B1或更低层级重新取得授权。

B1/B2放行记录

项目 B1结果 B2结果 不适用依据 证据编号 签署
身份与构型 待填 待填 不适用时说明 待填 待签
推力/电流/转速 待填 继承B1 不适用时说明 待填 待签
额定压降与温升 待填 复核整机 不适用时说明 待填 待签
螺旋桨与紧固 待填 待填 不适用时说明 待填 待签
真实停止与防重启 不适用 待填 B1不评价飞控互锁 待填 待签
磁干扰/地面振动筛查/散热 不适用 待填 无对应传感器时附设计依据 待填 待签
射频覆盖 不适用 待填 无对应链路时附设计依据 待填 待签
异常关闭 待填 待填 不适用时说明 待填 待签

B1与B2的适用项均为通过不适用项均有依据和批准人时,也只允许申请C层现场审查,不自动授权首次飞行。

检查理解

  1. 为什么B1必须使用真实动力组合和校准量测?
  2. 为什么B2开始时还要在拆桨状态验证真实解锁?
  3. 哪些设施缺失会直接阻断装桨测试?
  4. 如何证明带载磁干扰、振动和散热结论可追溯?
  5. 总急停后为什么不能立即进入危险区?

主要参考