一种获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩的测试方法技术

本申请提供一种获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩的测试方法，方法包括：确定方位角信号发射器与旋翼轴弯矩测量设备的安装角度θ1；确定方位角信号接收器与直升机机体纵向中心线的角度θ2；计算相位差(θ1+θ2)；提取两个旋翼轴弯矩测量点在方位角信号接收器输出脉冲信号时的第一旋翼轴加载弯矩，以及脉冲1/4个循环前的第二旋翼轴加载弯矩；根据相位差(θ1+θ2)，分别对每个旋翼轴弯矩测量点的第一旋翼轴加载弯矩和第二旋翼轴加载弯矩进行分解，获得与旋翼轴弯矩测量点对应的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩；根据两个旋翼轴弯矩测量点位置，将两个旋翼轴弯矩测量点的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩，转化为直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩。坐标系下桨毂弯矩。坐标系下桨毂弯矩。

【技术实现步骤摘要】
一种获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩的测试方法


[0001]本专利技术属于直升机强度设计领域，涉及一种获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩的测试方法。

技术介绍

[0002]直升机桨毂弯矩载荷由飞行过程中不断旋转的旋翼轴传递至相对旋翼轴固定的直升机机体。桨毂弯矩可分为机体横向弯矩和纵向弯矩，其中桨毂弯矩测量技术较为成熟，然而机体横向弯矩和纵向弯矩难以直接测量获得，无法满足相应机体结构的强度分析需求。
[0003]直升机桨毂弯矩测量技术较为成熟，通常在旋翼轴上布置测试点直接获取弯矩，满足旋转坐标下旋翼系统强度分析需要。受结构形状、尺寸与测量手段影响，难以直接测量、获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩。目前国内外仅采用计算方法确定直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩，而无实测载荷。因此，急需一种适用于直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩载荷测试及数据处理方法，用于机体结构部件强度分析工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩的测试方法，解决了机体坐标系下桨毂弯矩测试的工程问题。该方法可以获取到机体坐标系下桨毂弯矩实测载荷。
[0005]本申请提供一种获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩的测试方法，所述方法包括：
[0006]布置两个旋翼轴弯矩测量点，并在每个旋翼轴弯矩测量点上设置弯矩测量设备；
[0007]对所述旋翼轴弯矩测量点弯矩测试设备进行标定，获得所述旋翼轴弯矩测量点的剖面的旋翼轴弯矩与旋翼轴弯矩测量点输出数据的相关性；
[0008]布置方位角信号发射器和方位角信号接收器；
[0009]确定方位角信号发射器与旋翼轴弯矩测量设备的安装角度θ1；确定方位角信号接收器与直升机机体纵向中心线的角度θ2；计算相位差(θ1+θ2)；
[0010]飞行时测量并记录旋翼轴弯矩测量点输出数据和方位角信号接收器输出信号；
[0011]提取两个旋翼轴弯矩测量点在方位角信号接收器输出脉冲信号时的第一旋翼轴加载弯矩，以及脉冲1/4个循环前的第二旋翼轴加载弯矩；
[0012]根据相位差(θ1+θ2)，分别对每个旋翼轴弯矩测量点的第一旋翼轴加载弯矩和第二旋翼轴加载弯矩进行分解，获得与旋翼轴弯矩测量点对应的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩；
[0013]根据两个旋翼轴弯矩测量点位置，将两个旋翼轴弯矩测量点的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩，转化为直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩。
[0014]优选的，布置两个旋翼轴弯矩测量点，具体包括：
[0015]根据结构特征在旋翼轴上确定旋翼轴弯矩测量点位置。
[0016]优选的，布置方位角信号发射器和方位角信号接收器，具体包括：
[0017]在方位角信号发射器布置区域布置方位角信号发射器，其中，方位角信号发射器布置区域是旋转部件下表面，包括随旋翼轴旋转的主桨毂区域下表面、主桨叶根部区域下表面；
[0018]在方位角信号接收器区域布置方位角信号接收器，其中，方位角信号接收器区域为非旋转的直升机机体外表面。
[0019]优选的，确定方位角信号接收器与直升机机体纵向中心线的角度θ2，具体包括：
[0020]获取方位角信号接收器到旋翼轴轴线的距离L1，方位角信号接收器到直升机机体纵向中心线的垂直距离h1；根据公式sinθ2＝h1/L1，计算方位角信号接收器与机体纵向中心线的夹角θ2。
[0021]优选的，飞行时旋翼轴弯矩测量点输出数据为时域信号，包括电压时域信号、电阻时域信号；
[0022]方位角信号接收器输出信号是脉冲信号，两个相邻脉冲信号之间为一次循环。
[0023]优选的，提取两个旋翼轴弯矩测量点在方位角信号接收器输出脉冲信号时的第一旋翼轴加载弯矩，以及脉冲1/4个循环前的第二旋翼轴加载弯矩，具体包括：
[0024]提取旋翼轴测量点位置a在方位角信号接收点脉冲(i)时的第一旋翼轴加载弯矩Ma(i)，以及旋翼轴测量点位置b在方位角信号接收点脉冲(i)时的第一旋翼轴加载弯矩Mb(i)；
[0025]提取旋翼轴测量点位置a在脉冲1/4循环(i
‑
π/2)前的第二旋翼轴加载弯矩Ma(i
‑
π/2)，以及旋翼轴测量点位置b在脉冲1/4循环(i
‑
π/2)前的第二旋翼轴加载弯矩Mb(i
‑
π/2)。
[0026]优选的，根据相位差(θ1+θ2)，分别对每个旋翼轴弯矩测量点的第一旋翼轴加载弯矩和第二旋翼轴加载弯矩进行分解，获得与旋翼轴弯矩测量点对应的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩，具体包括：
[0027]根据以下公式，分别计算旋翼轴弯矩测量点a位置处的直升机机体横向弯矩Mxai、旋翼轴弯矩测量点b位置处的直升机机体横向弯矩Mxbi、旋翼轴弯矩测量点a位置处的直升机机体纵向弯矩Myai、旋翼轴弯矩测量点b位置处的直升机机体纵向弯矩Mybi：
[0028]Mxai＝Ma(i)*cos(θ1+θ2)+Ma(i
‑
π/2)*cos(θ1+θ2
‑
π/2)
[0029]Mxbi＝Mb(i)*cos(θ1+θ2)+Mb(i
‑
π/2)*cos(θ1+θ2
‑
π/2)
[0030]Myai＝Ma(i)*sin(θ1+θ2)+Ma(i
‑
π/2)*sin(θ1+θ2
‑
π/2)
[0031]Mybi＝Mb(i)*sin(θ1+θ2)+Mb(i
‑
π/2)*sin(θ1+θ2
‑
π/2)。
[0032]优选的，根据两个旋翼轴弯矩测量点位置，将两个旋翼轴弯矩测量点位置处的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩转化为直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩，具体包括：
[0033]根据公式Mxoi＝Mxai*(1
‑
(Kx
‑
1)*Loa/(Loa
‑
Lob))，计算直升机非旋转坐标系下桨毂横向弯矩Mxoi；
[0034]根据公式Myoi＝Myai*(1
‑
(Ky
‑
1)*Loa/(Loa
‑
Lob))，计算直升机非旋转坐标系下桨毂纵向弯矩Myoi；
[0035]其中，Loa为旋翼轴弯矩测量点a位置处的剖面与桨毂中心距离、Lob为旋翼轴弯矩测量点b位置处的剖面与桨毂中心距离、Kx为直升机非旋转坐标系下桨毂横向弯矩Mxoi的
斜率、Ky为直升机非旋转坐标系下桨毂纵向弯矩Myoi的斜率。
[0036]综上所述，本专利技术设计了非旋转坐标系下桨毂弯矩测试方法，通过处理旋翼轴弯矩飞行载荷数据及方位角数据，有效获取机体横向弯矩、纵向弯矩，用于机体结构强度分析工作，避免直升机强度分析时缺乏实测载荷而影响强度分析的有效性。
附图说明
[0037]图1为本申请提供的一种旋翼轴弯矩旋翼轴弯矩测量点位置示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩的测试方法，其特征在于，所述方法包括：布置两个旋翼轴弯矩测量点，并在每个旋翼轴弯矩测量点上设置弯矩测量设备；对所述旋翼轴弯矩测量点弯矩测试设备进行标定，获得所述旋翼轴弯矩测量点的剖面的旋翼轴弯矩与旋翼轴弯矩测量点输出数据的相关性；布置方位角信号发射器和方位角信号接收器；确定方位角信号发射器与旋翼轴弯矩测量设备的安装角度θ1；确定方位角信号接收器与直升机机体纵向中心线的角度θ2；计算相位差(θ1+θ2)；飞行时测量并记录旋翼轴弯矩测量点输出数据和方位角信号接收器输出信号；提取两个旋翼轴弯矩测量点在方位角信号接收器输出脉冲信号时的第一旋翼轴加载弯矩，以及脉冲1/4个循环前的第二旋翼轴加载弯矩；根据相位差(θ1+θ2)，分别对每个旋翼轴弯矩测量点的第一旋翼轴加载弯矩和第二旋翼轴加载弯矩进行分解，获得与旋翼轴弯矩测量点对应的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩；根据两个旋翼轴弯矩测量点位置，将两个旋翼轴弯矩测量点的直升机机体横向弯矩和纵向弯矩，转化为直升机非旋转坐标系下桨毂弯矩。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，布置两个旋翼轴弯矩测量点，具体包括：根据结构特征在旋翼轴上确定旋翼轴弯矩测量点位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，布置方位角信号发射器和方位角信号接收器，具体包括：在方位角信号发射器布置区域布置方位角信号发射器，其中，方位角信号发射器布置区域是旋转部件下表面，包括随旋翼轴旋转的主桨毂区域下表面、主桨叶根部区域下表面；在方位角信号接收器区域布置方位角信号接收器，其中，方位角信号接收器区域为非旋转的直升机机体外表面。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定方位角信号接收器与直升机机体纵向中心线的角度θ2，具体包括：获取方位角信号接收器到旋翼轴轴线的距离L1，方位角信号接收器到直升机机体纵向中心线的垂直距离h1；根据公式sinθ2＝h1/L1，计算方位角信号接收器与机体纵向中心线的夹角θ2。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，飞行时旋翼轴弯矩测量点输出数据为时域信号，包括电压时域信号、电阻时域信号；方位角信号接收器输出信号是脉冲信号，两个相邻脉冲信号之间为一次循环。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取两个旋翼轴弯矩测量点在方位角信号接收器输出脉冲信号时的第一旋翼轴加载弯矩，以及脉冲1/4个循环前的第二旋翼轴加载弯矩，具体包括：提取旋翼轴测量点位置a在方位角信号接收点脉冲(i)时的第一旋翼轴加载弯矩Ma(i)，以及旋翼轴测量点位置b在方位角信号接收点脉冲(i)时的第一旋翼轴加载弯矩Mb(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴艳霞，孙思，赵江，周亚妮，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：