针对传统无人机抗风试验装置多模拟稳态风、难以复现真实飞行中阵风扰动的问题，本文提出一种多自由度阵风模拟抗风试验装置的设计方案。通过拆解装置核心结构、优化关键技术参数，实现对动态阵风的精准模拟，同时完成无人机姿态响应与受力数据的同步采集，为无人机抗风性能优化提供可靠的试验支撑。由Delta德尔塔仪器联合电子科技大学（深圳）高等研究院——深思实验室团队、工信部电子五所赛宝低空通航实验室研发制造的无人机抗风试验风墙\可移动风场模拟装置\风墙装置，正成为解决无人机行业抗风性能测试难题的突破性技术。

无人机风墙测试系统\无人机抗风试验风墙\可移动风场模拟装置\风墙装置

一、装置设计背景与核心需求

传统无人机抗风试验以风洞稳态风模拟为主，仅能测试无人机在恒定风速下的稳定性，无法复现实际飞行中 “阵风突变、风向骤变" 的复杂场景。例如电力巡检无人机在穿越高压线路廊道时，常遭遇 5-8m/s 的突发侧风，传统装置难以模拟此类动态风况，导致试验数据与实际性能偏差较大。

基于此，装置设计需满足三大核心需求：一是风场模拟范围覆盖 2-25m/s（对应 0-10 级风），且阵风风速变化率可调节（0.5-5m/s²）；二是能约束无人机姿态，同时采集六向力（拉力、升力、阻力等）与姿态角（滚转、俯仰、偏航）数据；三是装置结构紧凑，支持户外临时部署，适配中小型无人机（最大起飞重量 30kg 以内）。

二、装置核心结构与技术实现

装置采用 “风场发生系统 - 姿态约束系统 - 数据采集系统" 三位一体架构，各模块技术细节如下：

风场发生系统：采用 “轴流风机 + 可变导流板" 组合设计，风机功率 15kW，通过伺服电机控制导流板角度（0-90°），实现阵风风速的快速切换。系统内置风速反馈传感器，采样频率 100Hz，可将风速控制精度稳定在 ±0.2m/s，满足动态阵风模拟需求。

姿态约束系统：基于六轴力传感器（量程 0-500N，精度 0.1N）设计柔性约束支架，既能固定无人机位置，又不限制其姿态微调（滚转 ±30°、俯仰 ±20°、偏航 ±15°）。支架材质选用航空铝合金，重量仅 8kg，减少对无人机气动特性的干扰。

数据采集系统：集成无人机飞控数据接口（支持 DJI SDK、PX4 协议）与装置自带传感器，可同步采集风速、风向、无人机姿态角、六向力等 12 项参数，数据采样频率 200Hz，通过 5G 模块实时传输至云端存储，便于后续数据分析。

三、装置性能验证与试验案例

以某款 6kg 级电力巡检无人机为测试对象，开展两项核心验证：

阵风模拟精度测试：设定 “5m/s 稳态风→12m/s 阵风（持续 2s）→5m/s 稳态风" 的风况，装置实际输出风速与设定值的误差≤3%，阵风切换响应时间≤0.3s，满足动态风况模拟要求。

姿态数据一致性测试：对比装置采集的无人机姿态角与飞控自带数据，滚转、俯仰、偏航角的误差分别为 ±0.5°、±0.3°、±0.8°，数据一致性良好，可用于后续抗风性能评估。

结语

多自由度阵风模拟装置通过动态风场发生、柔性姿态约束与高精度数据采集的协同设计，解决了传统装置 “重稳态、轻动态" 的技术短板。后续可进一步优化导流板控制算法，提升超 15m/s 强阵风的模拟稳定性，为大型工业级无人机的抗风试验提供更全面的技术支撑。