一种基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于惯导系统的旋翼动平衡方法及系统，属于直升机飞行安全领域及旋翼动平衡领域，包括：惯导系统，除用于导航外，同时作为旋翼动平衡传感器，用于获取关于旋翼转速1Ω振动(旋翼动平衡)原始数据；综合显示处理机，至少包含有一个动平衡数据处理模块，用于接收惯导系统发来的数据，对接收到的数据进行分析并与安全门槛值进行对比；显示模块，将旋翼转动平衡时的振动幅值、相位以及超限告警能实时显示给座舱人员。本发明专利技术提供了一种基于惯导系统的旋翼动平衡方法及系统，利用直升机惯导系统，通过机载计算机对惯导系统数据进行数学变换获取相应旋翼动平衡振动值，并可以直接显示给飞行员，提升飞行安全。

Method and system for monitoring rotor dynamic balance based on inertial navigation system

The present invention provides a navigation system of the rotor dynamic balance method and system based on flight safety and belongs to the field of rotor dynamic balance field, including: inertial navigation system, except for the navigation, and at the same time as the rotor dynamic balance of rotor speed sensor, used to obtain 1 vibration (rotor dynamic balance) original data; comprehensive display processor, includes at least one dynamic balance data processing module for receiving, data sent to the inertial navigation system, analyze the received data and compared with the safety threshold value; the display module, the dynamic balance of the rotor rotor vibration amplitude, phase and overload alarm real-time display for cabin crew. The present invention provides a navigation system of the rotor dynamic balance method and system based on the use of helicopters for inertial navigation system, inertial navigation system data through the mathematical transformation of airborne computer to obtain the corresponding rotor dynamic balance vibration value, and can be directly displayed to the pilot, improve flight safety.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于直升机旋翼动平衡领域及飞行安全领域，具体涉及一种基于惯导系统的旋翼动平衡方法及系统。
技术介绍
目前控制直升机旋翼工作状态的主要参数是旋翼桨尖的运动轨迹，习惯称之为旋翼锥体、旋翼的动平衡和直升机的振动。旋翼在制造阶段虽然对其所使用的各种材料、工装、工艺过程等进行了严格控制，并且在桨叶制造完成后，还需要进行质量控制和动平衡检查。但在旋翼装机以后还是难以保证数片桨叶各种特性的一致，这种不一致导致直升机的振动环境变坏，而且随着飞行状态的不同影响情况也不一致。在高速飞行时情况更为严重，现在一般直升机的不可超越速度是由桨叶承受的交变载荷和直升机的振动水平限制的。可以这样认为，如果希望降低直升机的振动水平，改善直升机的振动环境，首先需要精确测量旋翼的锥体和动平衡，只有取得确切的锥体和动平衡数据。才有可能实施最佳的调整和其它降振措施，旋翼锥体及动平衡测量是直升机生产、使用过程中必须经常检查的重要项目、也是新型直升机研制过程中的重要研究参数。动平衡测量采用安装振动传感器及采集设备，测量指定部位的振动速度，例如旋翼锥体，然后进行傅立叶变换，获取旋翼1Ω振动速度。现有技术中，不仅因为旋翼锥体测量设备由于进口等原因导致数量不足，从而使直升机在使用中，旋翼、尾桨的动平衡检查也常因缺少测量设备被省略，很难将直升机调整到最佳技术状态，不但降低了直升机的飞行性能，给直升机的飞行安全增添了隐患，而且由于采用测量设备，需要配备更多的辅助设备，增加了直升机负载。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术首先提出了一种基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法，包括：S1、以直升机机载惯导系统作为信号源，获取惯导系统数据法向加速度时域，利用机载总线输入到综合显示处理机；S2、在综合显示处理机设置分析模块，用以接收来自机载惯导系统的法向加速度数据，并对数据进行分析，主要包括以下步骤：S201、参数设置，根据旋转部件转速，输入信号采样率、分析旋转部件中心频率f0、转速波动Δf、时长、加窗类型，重叠率参数，并设置告警门槛值；S202、时频转换，根据步骤S201设置的参数，进行快速FFT变换获取不同频率对应振动加速度幅值和相位；S203、根据旋翼转速频率、提取对应旋翼转速1Ω时的振动及相位，所述旋翼转速1Ω即旋翼动平衡状态；S204、根据步骤S203计算所述旋翼振动速度，并与所述告警门槛值进行对比，当振动值大于所述告警门槛值时，输出告警信号；S3、利用数据总线将步骤S204中告警信号输出。优选的是，在所述S1中，以惯导系统振动加速度传感器作为振动分析数据源。上述方案中优选的是，在所述S201中，所述参数设置至少包括采样率及分析中心频率的参数设置，所述分析中心频率既能够提供旋翼各阶转速，也能够提供包括旋转轴在内的其它动部件的各阶转速。上述方案中优选的是，所述采样率至少大于分析中心频率3倍。上述方案中优选的是，在所述S202中，进行时频转换，包括采用硬件或软件的方法将接收到的时域数据转换至频域。上述方案中优选的是，在所述S203中，考虑旋翼及其它动部件的转速波动，设置频率偏差Δf，采用最大值法提取分析中心频率对应幅值及相位。上述方案中优选的是，在所述S204中，进行单位换算，根据公式V＝a/(2*Pi*f0)转换成所述旋翼振动速度，其中a为旋翼计算度。上述方案中优选的是，在所述S3中，旋翼转速1Ω振动幅值、相位以及超限告警能实时显示给座舱人员。本专利技术另一方面提供了一种基于惯导系统的旋翼动平衡监控系统，包括：惯导系统，除用以导航外，同时作为振动分析传感器，用于获取关于动部件振动原始数据；综合显示处理机，至少包含有一个动平衡数据处理模块，用于接收惯导系统发来的数据，对接收到的数据进行分析并与告警门槛值进行对比；显示模块，将旋翼动平衡振动幅值、相位以及超限告警实时显示给座舱人员。优选的是，还包含信息分析模块，通过机载计算机接收来自机载惯导系统的法向加速度时域数据，并对法向加速度数据进行分析。本专利技术提供的基于惯导系统的旋翼动平衡方法及系统，属于直升机飞行安全领域及旋翼动平衡领域，利用直升机惯导系统，通过机载计算机对惯导系统数据进行数学变换获取相应旋翼动平衡振动值，并可以直接显示给飞行员，提升飞行安全。附图说明图1为本专利技术基于惯导系统的旋翼动平衡方法及系统的一优选实施例的系统原理图。图2为本专利技术图1所示实施例的直升机机体横轴加速度时域曲线示意图。图3为本专利技术图1所示实施例的直升机机体纵轴加速度时域曲线示意图。图4为本专利技术图1所示实施例的直升机机体法向加速度时域曲线示意图。图5为本专利技术图1所示实施例的直升机机体法向加速度频域幅值曲线示意图。图6为本专利技术图1所示实施例的直升机机体法向加速度相位曲线示意图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。本专利技术提供了一种基于惯导系统的旋翼动平衡方法及系统，属于直升机飞行安全领域及旋翼动平衡领域，包括：惯导系统，除用于导航外，同时作为旋翼动平衡传感器，用于获取关于旋翼转速1Ω振动(旋翼动平衡)原始数据；综合显示处理机或其它处理机，至少包含有一个动平衡数据处理模块，用于接收惯导系统发来的数据，对接收到的数据进行分析并与安全门槛值进行对比；显示模块，将旋翼转速1Ω(旋翼动平衡)振动幅值、相位以及超限告警能实时显示给座舱人员。本专利技术提供了一种基于惯导系统的旋翼动平衡方法及系统，利用直升机惯导系统，通过机载计算机对惯导系统数据进行数学变换获取相应旋翼动平衡振动值，并可以直接显示给飞行员，提升飞行安全。如图1所示，为本专利技术基于惯导系统的旋翼动平衡监控系统，主要包括：惯导系统，除用以导航外，同时作为振动分析传感器，用于获取关于动部件振动原始数据；综合显示处理机，至少包含有一个动平衡数据处理模块，用于接收惯导系统发来的数据，对接收到的数据进行分析并与告警门槛值进行对比；显示模块，将旋翼动平衡振动幅值、相位以及超限告警实时显示给座舱人员。本实施例中，还包含信息分析模块，通过机载计算机接收来自机载惯导系统的法向加速度时域数据，并对法向加速度数据进行分析。基于上述系统，本专利技术提供的基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法，主要包括：S1、以直升机机载惯导系统作为信号源，对获取惯导系统数据法向加速度时域，利用机载总线输入到综合显示处理机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法，其特征在于，包括：S1、以直升机机载惯导系统作为信号源，获取惯导系统数据法向加速度时域，利用机载总线输入到综合显示处理机；S2、在综合显示处理机设置分析模块，用以接收来自机载惯导系统的法向加速度数据，并对数据进行分析，主要包括以下步骤：S201、参数设置，根据旋转部件转速，输入信号采样率、分析旋转部件中心频率f0、转速波动Δf、时长、加窗类型，重叠率参数，并设置告警门槛值；S202、时频转换，根据步骤S201设置的参数，进行快速FFT变换获取不同频率对应振动加速度幅值和相位；S203、根据旋翼转速频率、提取对应旋翼转速1Ω时的振动及相位，所述旋翼转速1Ω即旋翼动平衡状态；S204、根据步骤S203计算所述旋翼振动速度，并与所述告警门槛值进行对比，当振动值大于所述告警门槛值时，输出告警信号；S3、利用数据总线将步骤S204中告警信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法，其特征在于，包括：S1、以直升机机载惯导系统作为信号源，获取惯导系统数据法向加速度时域，利用机载总线输入到综合显示处理机；S2、在综合显示处理机设置分析模块，用以接收来自机载惯导系统的法向加速度数据，并对数据进行分析，主要包括以下步骤：S201、参数设置，根据旋转部件转速，输入信号采样率、分析旋转部件中心频率f0、转速波动Δf、时长、加窗类型，重叠率参数，并设置告警门槛值；S202、时频转换，根据步骤S201设置的参数，进行快速FFT变换获取不同频率对应振动加速度幅值和相位；S203、根据旋翼转速频率、提取对应旋翼转速1Ω时的振动及相位，所述旋翼转速1Ω即旋翼动平衡状态；S204、根据步骤S203计算所述旋翼振动速度，并与所述告警门槛值进行对比，当振动值大于所述告警门槛值时，输出告警信号；S3、利用数据总线将步骤S204中告警信号输出。2.如权利要求1所述的基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法，其特征在于，在所述S1中，以惯导系统振动加速度传感器作为振动分析数据源。3.如权利要求1所述的基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法，其特征在于，在所述S201中，所述参数设置至少包括采样率及分析中心频率的参数设置，所述分析中心频率既能够提供旋翼各阶转速，也能够提供包括旋转轴在内的其它动部件的各阶转速。4.如权利要求2所述的基于惯导系统的旋翼动平衡监控方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞汉文，顾文标，潘春蛟，鲍志泽，李明强，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：江西;36