适用于轻型飞行器在宽速度与角度范围内的微型多孔气流传感器

飞行器的空速、攻角和侧滑角对其安全性至关重要，尤其是在接近失速状态飞行时。存在多种解决方案，包括皮托管、角向风标和多孔压力探头。然而，当前的传感器要么过重（>30克），要么需要较大的空速（>20米/秒），这使得它们不适用于小型无人驾驶飞行器。我们提出了一种新型多孔压力探头，将传感电子元件集成在一个单组件结构中，从而得到一个机械坚固且轻量化的传感器（9克），我们已将其发布至公共领域。由于在两个关键设计参数上缺乏共识，即尖端形状（锥形与球形）和孔间距（孔之间的距离），我们通过风洞实验提供了一项关于测量精度和噪声产生的研究。该传感器使用多元多项式回归模型在3-27米/秒的空速范围和+-35度的攻角/侧滑角范围内进行校准，实现了0.44米/秒和0.16度的平均绝对误差。最后，我们在接近失速状态的室外飞行中验证了该传感器。我们的探头能够在不同的特技机动中准确估计空速、攻角和侧滑角。由于其尺寸和重量，该传感器将使在低空速下接近失速状态飞行的轻型无人驾驶航空器能够安全飞行。