一种机载涡浆发动机动平衡方法和系统技术方案

本发明专利技术属于航空机载电子设备电源监控技术领域，提供一种机载涡浆发动机动平衡方法和系统，针对传统的方法存在仅仅能够地面试验、无法使发动机达到发动机运行的最佳转速和气动影响、无法根据发动机配平前振动和配平方案给出发动机配平后发动机振动预估结果等问题，提出了机载动平衡方案，能够实现发动机空中振动检测和振动数据记录，地面完成计算和配平工作，保证振动参数为发动机长时间、稳定状态，最大限度减小发动机振动引发的机械疲劳和损伤，同时能够根据发动机振动数据和实际配平方案，评估发动机平衡后振动，减少发动机试车次数。减少发动机试车次数。减少发动机试车次数。

【技术实现步骤摘要】
一种机载涡浆发动机动平衡方法和系统


[0001]本专利技术涉及螺旋桨发动机动力学领域，特别涉及一种机载涡浆发动机动平衡方法和系统。

技术介绍

[0002]螺旋桨发动机作为飞机的重要组成部件，为飞机的飞行提供所需的推进力，同时也是飞机的一个主要振动源，其螺旋桨桨叶质量不平衡和气动不平衡是引起机体振动加剧的常见原因。为了降低飞机振动，确保飞行安全，需定期对螺旋桨系统进行动平衡调整。常见的螺旋桨动平衡调整多是通过调整每片桨叶的螺钉配重，使得振动减小到允许水平，从而确保机组人员和乘客的舒适性。如何快速有效地获得动平衡调整建议，减小动平衡的调整次数，已成为螺旋桨发动机研究领域的一个重要研究方向。
[0003]目前航空上多采用的是Vibrex 2000、ACES2020PL等进口地面设备，传统的方法存在仅仅能够地面试验(飞机落地后，重新安装传感器和Vibrex 2000、ACES2020PL等设备，启动发动机运行到指定转速，然后再根据采集的数据，结合发动机参数，给出动平衡方案)；且由于是地面运转发动机无法使发动机达到发动机运行最佳转速和气动影响，增加了发动机地面运行时间，减少发动机寿命，增加了地面维护时间；这些设备仅能给出配平方案，无法根据发动机配平前振动和配平方案给出发动机配平后发动机振动预估结果，导致配平后试车次数增加；无法预估实际配平方案和理论方案差异导致的残余振动结果，给实际配平增加振动超差风险，甚至引发更严重的振动危害。
[0004]目前已有的《航空螺旋桨动平衡配平的建模算法》，该建模配平算法通过建立与待配平螺旋桨特征数据相符合的配平模型，有效解决了工程实践中拟配平螺旋桨的实际轻点位置与桨毂上预置的可安装配重位置不一致的矛盾，加速了平衡过程；《基于阶次跟踪的直升机旋翼动平衡调整分析研究》提出了一种基于阶次跟踪原理的动平衡调整分析方法。该方法，利用阶次跟踪原理对旋翼系统的振动信号进行快速分析得到旋翼的动平衡值，有效克服了传统频谱分析方法在分析非平稳信号中存在的频率混叠及能量泄露等问题；《螺旋桨动平衡配平中的质心动态修正算法》提出一种新的配重质心动态修正算法，可以达到一次性配平成功的良好效果；以上这些方法都没有解决传统方法的四个主要问题。因此，需要高可靠的、高精度、易实现的螺旋桨发动机桨叶在线动平衡方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本公开实施例提供一种机载涡浆发动机动平衡方法，解决现有技术中无法预估实际配平方案和理论方案差异导致的残余振动结果的问题，所述方法包括：
[0006]机载发动机的健康监视单元采集发动机振动数据，并将满足预设稳态条件的所述振动数据保存在所述健康监视单元的存储器中；
[0007]通过机载产品的硬件/软件采集桨叶数据，通过计算判定满足预设稳态条件的桨叶数据，所述桨叶数据包括桨叶转速、振动幅值和振动相位的数据；
[0008]根据满足预设稳态条件的桨叶数据和发动机振动因子计算动平衡结果，显示动平衡建议方案；
[0009]反向使用影响系数法评估实际平衡方案后，预估并显示发动机残余振动结果。
[0010]进一步的，所述健康监视单元包括数据处理单元、存储单元、振动采集单元、转速采集单元和桨叶零相位获取单元。
[0011]进一步的，利用时域整周期同步平均相关法确定振动幅值和振动相位，根据发动机稳态判定条件和稳定品质系数，判定满足预设稳态条件的所述桨叶数据。
[0012]进一步的，使用影响系数法结合满足预设稳态条件的所述桨叶数据，计算理论配重值，包括：
[0013]Γ
g
＝B1(Ω1)
ips
*C1(Ω1)
g/ips
[0014]Γ
deg
＝B1(Ω1)
deg
+C1(Ω1)
deg
+180
°
[0015]其中：
[0016]Γ
g
表示理论配重质量；
[0017]Γ
deg
表示理论配重相位角度；
[0018]B1(Ω1)
ips
表示在转速Ω1下的振动幅值；
[0019]B1(Ω1)
deg
表示在转速Ω1下的振动相位角度；
[0020]C1(Ω1)
g/ips
表示在转速Ω1下的振动幅值影响系数；
[0021]C1(Ω1)
deg
表示在转速Ω1下的振动相位影响系数。
[0022]进一步的，对所述理论配重值进行分解，包括：
[0023][0024][0025]其中：
[0026]X
g
表示理论N#孔号对应配重质量；
[0027]Y
g
表示理论N
‑
1#孔号对应配重质量；
[0028]Γ
g
表示理论配重质量；
[0029]Γ
deg
表示理论配重相位角度；
[0030]α
N
‑1表示N
‑
1#孔号对应的相位角度；
[0031]α
N
表示N#孔号对应的相位角度。
[0032]进一步的，进行实际动平衡调整之后，实际配平方案与所述理论配重值的差异为：
[0033][0034][0035]其中：
[0036]X
g
'表示实际N#孔号安装配重质量；
[0037]Y
g
'表示实际N
‑
1#孔号安装配重质量；
[0038]α
N
‑1表示N
‑
1#孔号对应的相位角度；
[0039]α
N
表示N#孔号对应的相位角度；
[0040]Γ
g
'表示N#、N
‑
1#实际配重对应的折合质量；
[0041]Γ
deg
'表示N#、N
‑
1#实际配重对应的折合相位角度。
[0042]进一步的，实际配平方案与所述理论配重值的残余振动值为：
[0043][0044]Pred_X
deg
＝α
N
‑
C1(Ω1)
deg
‑
180
°
[0045][0046]Pred_Y
deg
＝α
N
‑1‑
C1(Ω1)
deg
‑
180
°
[0047][0048][0049]其中：
[0050]X
g
表示理论N#孔号对应配重质量；
[0051]Y
g
表示理论N
‑
1#孔号对应配重质量；
[0052]X
g
'表示实际N#孔号安装配重质量；
[0053]Y
g
'表示实际N
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载涡浆发动机动平衡方法，其特征在于，包括：机载发动机的健康监视单元采集发动机振动数据，并将满足预设稳态条件的所述振动数据保存在所述健康监视单元的存储器中；通过机载产品的硬件/软件采集桨叶数据，通过计算判定满足所述预设稳态条件的桨叶数据，所述桨叶数据包括桨叶转速、振动幅值和振动相位的数据；根据满足所述预设稳态条件的桨叶数据和发动机振动因子计算动平衡结果，显示动平衡建议方案；反向使用影响系数法评估实际平衡方案后，预估并显示发动机残余振动结果。2.根据权利要求1所述的一种机载涡浆发动机动平衡方法，其特征在于，所述健康监视单元包括数据处理单元、存储单元、振动采集单元、转速采集单元和桨叶零相位获取单元。3.根据权利要求1所述的一种机载涡浆发动机动平衡方法，其特征在于，利用时域整周期同步平均相关法确定振动幅值和振动相位，根据发动机稳态判定条件和稳定品质系数，判定满足预设稳态条件的所述桨叶数据。4.根据权利要求4所述的一种机载涡浆发动机动平衡方法，其特征在于，使用影响系数法结合满足预设稳态条件的所述桨叶数据，计算理论配重值，包括：Γ
g
＝B1(Ω1)
ips
*C1(Ω1)
g/ips
Γ
deg
＝B1(Ω1)
deg
+C1(Ω1)
deg
+180
°
其中：Γ
g
表示理论配重质量；Γ
deg
表示理论配重相位角度；B1(Ω1)
ips
表示在转速Ω1下的振动幅值；B1(Ω1)
deg
表示在转速Ω1下的振动相位角度；C1(Ω1)
g/ips
表示在转速Ω1下的振动幅值影响系数；C1(Ω1)
deg
表示在转速Ω1下的振动相位影响系数。5.根据权利要求4所述的一种机载涡浆发动机动平衡方法，其特征在于，对所述理论配重值进行分解，包括：包括：其中：X
g
表示理论N#孔号对应配重质量；Y
g
表示理论N
‑
1#孔号对应配重质量；Γ
g
表示理论配重质量；Γ
deg
表示理论配重相位角度；α
N
‑1表示N
‑
1#孔号对应的相位角度；α
N
表示N#孔号对应的相位角度。
6.根据权利要求5所述的一种机载涡浆发动机动平衡方法，其特征在于，进行实际动平衡调整之后，实际配平方案与所述理论配重值的差异为：实际配平方案与所述理论配重值的差异为：其中：X
g
'表示实际N#孔号安装配重质量；Y
g
'表示实际N
‑
1#孔号安装配重质量；α
N
‑1表示N
‑
1#孔号对应的相位角度；α
N
表示N#孔号对应的相位角度；Γ

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建平，王伟，常博博，刘源，李振华，牛天昊，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：