一、风洞设备

1.1 射流式风洞

射流式风洞是风洞实验室的核心设备之一，它利用高速喷射的气流来模拟各种飞行条件，为无人机和 eVTOL 的设计优化提供精确的数据支持。其工作原理是通过高压风机或压缩空气系统产生高速气流，并通过特殊设计的喷嘴加速形成射流，这种射流能够模拟从微风到强风暴的各种飞行环境 。同时，实验室内配备导流板、整流栅等装置，用于调节气流的方向和速度分布，确保实验段内的气流均匀稳定，减少湍流对测试结果的影响。

在测试过程中，使用高精度传感器（如压力传感器、力传感器、加速度计等）实时监测无人机的受力情况、姿态变化等参数。同时，采用高速摄像机记录无人机的运动轨迹和行为特征。基于采集的数据，通过计算机模拟和数据分析软件进行处理，生成详细的报告，帮助工程师了解无人机在特定条件下的表现，并据此改进设计。射流式风洞可进行空气动力性能测试、稳定性与操控性测试、结构强度与疲劳测试、噪声与振动测试、热环境与热防护测试以及特殊环境适应性测试等，对研究无人机和 eVTOL 在不同气流条件下的性能、稳定性和操控性至关重要。

1.2 数字风墙

数字风墙采用模块化设计和数字智能控制，每个模块可独立出风，从而能够生成各种风廓线，适合微型、小型与轻型无人机的抗风性能、自由飞行测试以及空气动力学分析，还可用于研究不同风廓线对电机、螺旋桨、电调（ESCs）、电池、无人机和任何电动飞机的影响。

其主要技术参数包括风墙宽度一般在 1440mm - 4080mm，风墙高度在 1440mm - 3120mm，距地面高度 560mm ，垂直气流为垂直向上且气流可调角度在 0°～90°，风速范围 0～16m/s，风速精度可达 ±0.1m/s，可模拟持续风、阵风、湍流、切变风、时变风等多种气流类型，并且每个模块都能独立控制出风、停风，风速也可独立调节。在无人机测试中，数字风墙能模拟复杂风场，满足如 GB42590 - 2023《民用无人驾驶航空器系统安全要求》抗风飞行性能试验等多项标准要求，为评估无人机在复杂风场条件下的性能提供了有力支持。

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，也由此打破了加拿大加蒂诺公司设计生产的Wind-Tunnel-Datasheet抗风试验装置的技术垄断。

可移动风场模拟装置\风墙装置

二、环境适应性测试设备

2.1 高低温试验箱

高低温试验箱能够模拟高温、低温环境，可用于测试无人机和 eVTOL 在不同温度条件下的性能表现，比如评估其在高温下的散热性能、低温下的电池性能以及材料在极端温度下的稳定性。其工作原理是通过制冷系统和加热系统来实现温度的调节。制冷系统利用制冷剂的相变原理，通过压缩、冷凝、节流和蒸发等过程，将箱内的热量传递出去，从而实现降温；加热系统则通过电阻丝等加热元件将电能转化为热能，使箱内温度升高。

在测试无人机和 eVTOL 时，高低温试验箱的主要技术指标有温度范围，通常需覆盖 - 40℃至 + 85℃甚至更宽，以满足不同应用场景的需求；温度均匀度，一般要求在 ±2℃以内，确保箱内各部位温度一致，使测试结果更具准确性；温度波动度，应控制在 ±0.5℃以内，保证温度的稳定性；升降温速率，可根据测试需求选择不同速率，如 1℃/min - 10℃/min 等。以某款高低温试验箱为例，其内部有效容积为 2m³，可容纳较大尺寸的无人机或 eVTOL 部件进行测试，且配备高精度的温度传感器和智能控制系统，能精确控制温度并实时记录数据 。

2.2 淋雨试验设备

淋雨试验设备通过喷淋系统模拟不同强度和角度的降雨环境，用于检测无人机和 eVTOL 的防水性能、雨中飞行稳定性。其喷淋系统一般由多个喷头组成，可调节喷水压力、角度和流量，以模拟细雨、中雨、大雨甚至暴雨等不同降雨情况。同时，部分淋雨试验设备还可配备风速调节装置，模拟风雨交加的恶劣天气。

在对无人机和 eVTOL 进行防水性能测试时，根据相关标准（如 GB/T 4208 外壳防护等级 (IP 代码)），通过观察设备在淋雨过程中是否有进水现象，来判断其防水等级是否达标。对于雨中飞行稳定性测试，将无人机或 eVTOL 置于淋雨试验设备的测试区域内，使其在模拟降雨环境中进行飞行操作，通过监测其飞行姿态、动力性能、信号传输等参数，评估其在雨中飞行的可靠性和稳定性。 如某款无人机淋雨试验设备，其喷淋区域面积为 5m×5m，可满足大型无人机的测试需求，喷头角度可在 0° - 360° 范围内调节，喷水压力可在 0.1MPa - 0.5MPa 之间变化，能够模拟多种复杂的降雨场景。

2.3 砂尘试验箱

砂尘试验箱利用风机将一定浓度的沙尘以一定流速吹过试验样品表面，模拟沙漠、沙尘天气等砂尘环境，对测试无人机和 eVTOL 的防尘性能、沙尘环境下的可靠性十分重要。其内部结构通常包括沙尘供给系统、气流循环系统、样品放置区等。沙尘供给系统负责提供符合标准的沙尘，如亚利桑那粉尘等，并控制沙尘的浓度；气流循环系统通过风机使沙尘在箱内循环流动，确保沙尘均匀分布并以一定速度冲击样品；样品放置区则用于固定无人机或 eVTOL 及其部件，方便进行测试。

在测试过程中，主要关注无人机和 eVTOL 的关键部位，如电机、传感器、电池仓、通信模块等，检查沙尘是否会进入这些部位并对其性能产生影响。通过设定不同的沙尘浓度、风速和测试时间，来模拟不同程度的沙尘环境，全面评估设备在沙尘环境下的适应能力。例如，某砂尘试验箱的沙尘浓度可在 5g/m³ - 50g/m³ 之间调节，风速范围为 5m/s - 20m/s ，能够满足不同标准和需求的沙尘测试，为无人机和 eVTOL 在沙尘环境下的可靠性提供了有效的测试手段。

三、飞行性能测试设备

3.1 GPS 模拟器

GPS 模拟器能够生成虚拟的 GPS 信号及相关数据，模拟不同的地理位置、运动轨迹和信号强度等情况。在测试无人机和 eVTOL 的导航系统时，通过设置不同的模拟场景，如城市峡谷环境、山区环境、海上环境等，可测试其在不同地理环境下的定位精度和导航能力。例如，在模拟城市峡谷环境时，高楼大厦会对 GPS 信号产生遮挡和反射，形成多路径效应，影响无人机和 eVTOL 的定位准确性 ，利用 GPS 模拟器可以模拟这种复杂的信号环境，评估导航系统应对多路径效应的能力，有助于发现潜在的问题并进行针对性优化，确保无人机和 eVTOL 在实际飞行中能够准确地定位和导航。

3.2 高精度测距仪

高精度测距仪主要基于激光测距技术或其他传感技术，如利用激光脉冲发射到目标物体上，然后测量激光脉冲返回的时间，通过光速和时间的关系计算出目标物体与测距仪之间的距离；或者利用声波、电磁波等进行测距。在测试无人机和 eVTOL 时，它可以精确测量飞行高度、距离以及与障碍物之间的距离等参数，这些数据对于评估无人机和 eVTOL 的飞行性能、安全性和稳定性至关重要。比如在测试无人机的悬停精度时，高精度测距仪能够实时监测无人机与地面的垂直距离变化，为判断其悬停稳定性提供准确的数据依据；在 eVTOL 的起降测试中，可测量其与起降平台的距离，确保起降过程的安全性和准确性。

3.3 飞行精度光测量设备

飞行精度光测量设备通过排布在空间中的动作捕捉镜头对捕捉区域进行覆盖，并对捕捉目标上放置的反光标志点（Marker）进行精确捕捉，再通过先进算法得到不同时间各个反光标志点的坐标 (X，Y，Z)，从而获取目标物体精确位置及姿态等三维数据。以无人机为例，在飞行过程中，设备可实时追踪无人机上反光标志点的运动轨迹，进而精确获取无人机的水平位置、飞行高度、倾斜角度、转向角度、飞行速度与加速度等数据 。对于 eVTOL 而言，在复杂的飞行操作或特殊的飞行测试中，该设备能提供详细且准确的飞行数据，为评估其飞行性能、操控性能以及飞行安全性提供有力支持，是研究无人机和 eVTOL 飞行特性不可或缺的重要工具。

四、动力系统测试设备

4.1 电池测试设备

电池测试设备可以全面评估电池的性能和寿命，如电池容量、充放电效率、循环寿命、内阻、自放电率等，通过模拟不同的使用场景和工况，对电池进行充放电测试，获取电池在不同条件下的性能数据，为电池的选型、优化和管理提供依据。在无人机和 eVTOL 领域，电池的续航能力、充电效率等直接影响其作业能力和应用范围，通过电池测试设备对电池进行测试，可确保电池在各种环境下都能稳定可靠地工作，从而保障无人机和 eVTOL 的飞行安全和性能表现 。

以某款电池综合测试设备为例，其具备多通道测试功能，可同时对多个电池进行测试，大大提高了测试效率。它能精确控制充放电电流、电压和时间，充放电电流精度可达 ±0.1% FS，电压精度可达 ±0.05% FS，可模拟多种复杂的充放电工况，如恒流充电、恒压充电、恒流放电、脉冲放电等 。此外，该设备还配备了高精度的内阻测量模块，能够准确测量电池的内阻，为评估电池的健康状态提供重要依据。同时，其具备完善的安全保护功能，如过压保护、过流保护、过热保护等，确保测试过程的安全性。

4.2 动力测试台

动力测试台主要用于测试电机、螺旋桨等动力部件的性能，通过对电机的扭矩、转速、功率、效率以及螺旋桨的拉力、扭矩、力效等参数进行测量，来评估动力系统的可靠性。其工作原理基于牛顿第三定律和能量守恒定律，在电机带动螺旋桨旋转时，螺旋桨对空气产生作用力，同时空气对螺旋桨产生反作用力，动力测试台通过传感器测量这些力和力矩，并结合电机的电参数（如电压、电流）来计算功率和效率等性能指标 。

对于无人机和 eVTOL 而言，动力系统是其核心部件，动力测试台可以在研发和生产过程中对动力系统进行全面测试，发现潜在问题并及时优化，确保动力系统在各种飞行条件下都能稳定可靠地运行，为无人机和 eVTOL 的安全飞行提供有力保障。例如，某款专为 eVTOL 设计的高精度动力测试台，具备 500KG 级拉力扭矩测量能力，采用全固态形变测量技术，无摩擦测量，可提供高准确度的拉力和扭矩读数，采样率高达 1000Hz，能够对拉力、扭矩、振动、谐波、电流等进行深度关联分析，且符合 ASTM 标准，确保了测试结果的可靠性，为 eVTOL 动力系统的优化和改进提供了精准的数据支持 。

五、结构强度测试设备

5.1 结构强度测试设备

结构强度测试设备主要通过模拟飞行器在飞行过程中所承受的各种载荷，如气动载荷、重力、惯性力等，来测试无人机和 eVTOL 的结构强度。常见的测试方法包括静态加载测试和动态加载测试。静态加载测试是在飞行器结构上逐渐施加静态载荷，直至达到设计极限载荷或破坏载荷，通过测量结构的应力、应变和位移等参数，评估结构的强度和稳定性；动态加载测试则是模拟飞行器在飞行中遇到的动态载荷，如阵风、机动飞行等引起的载荷变化，通过冲击试验机、振动台等设备对结构进行动态加载，测试结构在动态载荷下的响应和疲劳寿命。

以某款专为无人机和 eVTOL 设计的结构强度测试系统为例，其采用先进的液压加载技术，能够精确控制加载力的大小和方向，加载精度可达 ±0.5% FS。该系统配备了多个高精度的应变片和位移传感器，可实时监测结构的应变和位移变化，数据采集频率高达 1000Hz ，能够捕捉到结构在加载过程中的微小变化。同时，系统还集成了强大的数据分析软件，可对测试数据进行实时分析和处理，生成详细的测试报告，为结构强度评估提供准确依据。通过结构强度测试设备的测试，可以提前发现结构设计中的薄弱环节，优化结构设计，确保无人机和 eVTOL 在飞行过程中的结构安全。

5.2 振动测试设备

振动测试设备主要用于模拟无人机和 eVTOL 在飞行过程中所面临的振动环境，通过对其进行振动测试，检测结构的耐久性和零部件的稳定性。它的工作原理是利用振动台产生不同频率、振幅和加速度的振动，将无人机或 eVTOL 固定在振动台上，使其受到模拟振动的作用。在测试过程中，通过传感器（如加速度传感器、位移传感器、应变传感器等）监测结构和零部件的振动响应，如振动加速度、位移、应力等参数。

以电磁式振动试验机为例，其利用电磁感应原理产生振动，具有频率范围宽（通常为 0 - 2000Hz 或更高）、振幅调节方便、加速度精度高等优点。在对无人机进行振动测试时，可根据无人机的类型、飞行工况以及相关标准要求，设定合适的振动参数，如模拟无人机在起飞、巡航、降落等不同阶段的振动情况。通过分析测试数据，可判断结构是否存在共振现象、零部件是否松动或损坏等问题，从而为结构优化和零部件选型提供依据，提高无人机和 eVTOL 在振动环境下的可靠性和稳定性 。

5.3 跌落测试设备

跌落测试设备通过模拟无人机和 eVTOL 在使用过程中可能出现的跌落场景，来评估其抗冲击性能和结构安全性。它一般通过机械装置将飞行器提升到一定高度，然后使其自由落下，撞击到特定的冲击面上，模拟不同高度、角度和姿态的跌落情况。在跌落过程中，利用高速摄像机、加速度传感器等设备记录飞行器的运动轨迹、撞击瞬间的加速度以及结构的变形情况等数据。

例如，某款专为无人机设计的跌落测试设备，其跌落高度可在 0.5m - 5m 范围内调节，精度可达 ±1mm，能够满足不同类型无人机的测试需求。在测试时，将无人机按照预定的姿态固定在测试装置上，设定好跌落高度后启动设备，无人机自由落下撞击到下方的钢板或其他模拟地面材料上。通过高速摄像机拍摄的视频和加速度传感器采集的数据，可以直观地观察到无人机在跌落过程中的姿态变化以及撞击瞬间的冲击力大小，进而评估无人机的外壳强度、内部结构的抗冲击能力以及关键部件（如电池、电机、飞控系统等）在跌落冲击下的可靠性，为改进设计、提高飞行器的抗摔性能提供数据支持。

六、电磁兼容性测试设备

6.1 无线电干扰测试设备

无线电干扰测试设备可用于评估无人机和 eVTOL 在复杂电磁干扰环境中的性能，它能检测飞行器自身产生的无线电干扰信号强度和频率范围，以及在受到外部电磁干扰时，飞行器通信、导航、飞控等系统的工作状态是否受到影响 。在实际飞行中，无人机和 eVTOL 可能会受到来自地面通信基站、其他飞行器、电子设备等多种电磁干扰源的影响，若自身电磁兼容性不佳，可能导致通信中断、导航偏差甚至飞行失控等严重后果，威胁飞行安全。

例如，在城市区域飞行时，密集的通信基站和电子设备会产生复杂的电磁环境，通过无线电干扰测试设备，可模拟这种环境，测试无人机和 eVTOL 能否在其中稳定飞行并保持通信和导航功能正常。其主要技术指标包括频率范围，一般需覆盖几十 kHz 到数 GHz，以涵盖常见的无线电频段；干扰信号强度测量精度，应达到 ±1dBm 甚至更高，确保对微弱干扰信号的准确检测；测试灵敏度，需满足能够检测到飞行器产生的极微弱干扰信号，为评估飞行器的电磁兼容性提供精确的数据支持，保障其在各种电磁环境下的飞行安全和通信可靠性。

七、数据采集与分析系统

7.1 传感器与数据采集设备

传感器与数据采集设备是获取无人机和 eVTOL 性能数据的关键工具，其工作原理基于各种物理效应，将非电量信号转换为电信号，从而实现对各种参数的测量。例如，压力传感器利用压阻效应，通过测量电阻的变化来感知压力的大小；加速度计则基于牛顿第二定律，通过检测质量块的加速度来测量加速度。这些传感器在无人机和 eVTOL 测试中发挥着重要作用，能够实时采集飞行器的各种性能数据，如飞行姿态、速度、高度、温度、压力等。

在实际应用中，多种传感器协同工作，确保数据采集的全面性和准确性。以飞行姿态测量为例，惯性测量单元（IMU）通常包含加速度计、陀螺仪和磁力计，加速度计测量飞行器的加速度，陀螺仪测量飞行器的角速度，磁力计则用于测量地磁场方向，通过对这些数据的融合处理，可以精确确定飞行器的姿态。此外，在测量飞行速度时，空速管与压力传感器配合使用，空速管采集气流的总压和静压，压力传感器测量两者的差值，从而计算出飞行器的空速；高度测量则可通过气压传感器，利用气压随高度的变化关系来确定飞行器的高度 。通过这些传感器的协同工作，能够为无人机和 eVTOL 的性能分析提供丰富、准确的数据支持。

7.2 数据分析软件

数据分析软件是处理和分析传感器采集到的数据的重要工具，具备强大的数据处理、分析和报告生成功能。它能够对采集到的海量数据进行清洗、转换、统计分析等操作，提取出有价值的信息，为无人机和 eVTOL 的性能评估和优化设计提供科学依据。例如，在处理无人机的飞行数据时，数据分析软件可以对飞行轨迹、姿态变化、动力系统参数等数据进行深入分析，通过绘制图表、生成统计报表等方式，直观展示飞行器的性能表现。

在挖掘数据价值方面，数据分析软件利用机器学习、深度学习等算法，对数据进行建模和预测，帮助工程师发现潜在的问题和优化方向。比如，通过对无人机动力系统的历史数据进行分析，建立性能预测模型，提前预测动力系统可能出现的故障，为维护保养提供依据；在 eVTOL 的设计优化中，根据风洞试验数据和飞行测试数据，运用数据分析软件进行模拟仿真，评估不同设计方案的性能优劣，从而选择最优方案，提高飞行器的性能和安全性 。此外，数据分析软件还能生成详细的测试报告，包括数据统计结果、分析结论、建议措施等，为适航审定和质量控制提供有力支持，在无人机和 eVTOL 的研发、生产和应用过程中具有重要意义。