【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直升机强度，尤其涉及一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法及装置。
技术介绍
1、常规单旋翼带尾桨直升机受构型的限制(前行桨叶激波)，其平飞速度一般不超过300km/h。为解决常规构型直升机飞行速度慢、飞行高度低、机动性差等问题，高速直升机应运而生。目前，高速直升机技术已成为新一代直升机装备和产品的技术制高点。共轴高速直升机采用共轴刚性反转双旋翼带尾推力桨构型，能实现400km/h的高速平飞，是现代高速直升机的主流构型之一。
2、尾推力桨为共轴高速直升机在中、高速飞行时提供前进推力，以达到速度限制突破，实现高速飞行，是共轴高速直升机的重要部件。尾推力桨中央件位于尾推力桨的中心，是整个尾推力桨的关键部件，它的强度能否满足要求是尾推力桨设计是否成功的重要标志之一。目前大多数直升机验证重要结构强度是否合格的方法仍以试验为主。因此，在工程设计阶段对尾推力桨中央件进行试验考核，来保证直升机安全使用是必不可少的。
3、为了检验尾推力桨中央件的静强度是否合格，其关键在于采用设计合理的试验考核方法。尾推力桨作为一种螺旋桨构型，与直升机旋翼相比，有其特殊规定：尾推力桨中央件作为可拆桨叶的推力桨桨毂和桨叶固定装置，必须承受得住在推力桨所规定的限制使用范围内旋转时推力桨所产生的最大离心力两倍的离心载荷。同时，尾推力桨还承受直升机主旋翼气动载荷影响，其结构承载环境变得比普通螺旋桨更为复杂。在这种情况下尾推力桨中央件的静强度必须单独考核验证，其试验方法需特殊设计。
4、本方案中的试验方法，通过设计出合理的试
技术实现思路
1、本专利技术的目的：提供一种高速直升机尾推力桨中央件的静力试验设计方法，包括试验载荷制定、试验载荷施加步骤、调试方法等方面内容。
2、本申请提供了一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法及装置，
3、在静力试验所有加载工况中，加载顺序均为先加离心力，再加挥舞和摆振弯矩，加载时挥舞和摆振弯矩中较小值达到要求比例则为加载到位；卸载顺序均为先卸载挥舞和摆振弯矩，再卸载离心力。
4、考虑到离心力卸载影响，在挥舞弯矩和摆振弯矩施加时设计一个调整试验。
5、第一步：调整试验，先逐步加载至限制载荷离心力，然后在尾推桨叶对接面处施加15％-25％限制载荷的挥舞和摆振弯矩，记录此时挥舞力和摆振力大小；按5％-10％限制载荷比例增大尾推桨叶对接面处挥舞和摆振弯矩，记录此时挥舞力和摆振力大小，以此类推；在不超过40％限制载荷范围内观察并记录挥舞力和摆振力大小调整比例；
6、第二步：预试，预试载荷选择极限载荷工况2的百分之四十。所述极限载荷工况2选择附加安全裕度系数的限制载荷；
7、第三步：限制载荷工况试验，在第一步得出的基础上按每级不大于5％-10％限制载荷的增量逐级协调加载至限制载荷，在各级试验载荷下应进行变形观察，加载至限制载荷时，开始试验，所述限制载荷工况制定时，选择使用载荷谱中最大挥舞弯矩、最大摆振弯矩、最大离心力作为限制载荷工况。
8、第四步：极限载荷工况1试验，按每级不大于10％极限载荷工况1的增量逐级协调加载至极限载荷工况1，在各级试验载荷下应进行变形观察，加载至极限载荷工况1时，开始试验，所述极限载荷工况1施加使用载荷谱中最大离心力的两倍载荷；
9、第五步：极限载荷工况2试验，按每级不大于10％极限载荷工况2的增量逐级协调加载至限制载荷，超过限制载荷后，按每级不大于5％极限载荷工况2的增量逐级协调加载至极限载荷工况2，在各级试验载荷下进行变形观察，协调加载至不少于100％的极限载荷工况2时，开始试验，
10、第六步：静强度裕度试验。加载至100％的极限载荷工况2后，离心力不变，按每级不大于5％极限载荷工况2的增量逐级协调加载挥舞和摆振弯矩，开始试验直至试验件破坏，试验结束。
11、进一步的，尾推力桨为刚性旋翼结构，选择尾推桨叶对接面处的离心力、挥舞弯矩和摆振弯矩作为试验载荷。静力试验需验证限制载荷工况和极限载荷工况是否符合强度要求，因此限制载荷工况和极限载荷工况制定需合理设计。
12、进一步的，限制载荷工况制定时，选择使用载荷谱中最大挥舞弯矩、最大摆振弯矩、最大离心力作为限制载荷工况。
13、进一步的，极限载荷工况制定时，采用分别考核离心力和挥舞、摆振弯矩极限载荷的方法，分为极限载荷工况1和极限载荷工况2两种：极限载荷工况1施加使用载荷谱中最大离心力的两倍载荷，考核离心力的极限情况；极限载荷工况2选择附加安全裕度系数的限制载荷，考核额定转速下挥舞弯矩和摆振弯矩的极限情况。
14、进一步的，尾推力桨中央件的挥舞弯矩和摆振弯矩加载时，通过桨叶假件上的挥舞剪力和摆振剪力进行施加，根据尾推桨叶对接面处挥舞力和挥舞弯矩的比例，摆振力与摆振弯矩的比例确定加载点。
15、进一步的，在加载点处通过作动筒施加横向剪力，并通过两组以上应变片插值计算出尾推桨叶对接面处载荷，以此来控制试验载荷。
16、进一步的，尾推力桨中央件试验为多个支臂加载，试验设备包括载荷控制与应变测量系统、加载作动筒、力传感器以及数据采集系统。尾推力桨中央件固定在试验台架上，在其每个支臂对接面安装尾推桨叶假件，假件上上适当位置贴两组以上应变片测量试验载荷。依次安装离心力作动筒、挥舞力作动筒、摆振力作动筒，数据采集系统采集数据，协调加载系统调整加载力数值，组成了一个完整的试验系统。
17、进一步的，试验判据：试验件在限制载荷工况试验完成后，试验件不应出现有害的永久变形；试验件在极限载荷工况1试验和极限载荷工况2试验完成后，试验件不发生破坏；100％的极限载荷工况2后的试验为静强度裕度试验。
18、本专利技术的有益效果：
19、(1)本专利技术制定了尾推力桨中央件的静力试验方法，可同时考核出承受限制使用范围内旋转时推力桨所产生的最大离心力两倍的离心载荷和承受直升机主旋翼气动载荷影响下的尾推力桨中央件的静强度；
20、(2)本专利技术设计的尾推力桨中央件调整试验，可用来解决离心力卸载影响挥舞弯矩和摆振弯矩施加的准确性，避免反复调整载荷造成结构损伤从而影响试验结果准确性。
21、针对高速直升机推力桨构型，设计出尾推力桨中央件的静力试验方法；本专利技术制定了限制载荷工况、极限载荷工况1和极限载荷工况2，可在考核“尾推力桨中央件作为可拆桨叶的推力桨桨毂和桨叶固定装置，必须承受得住在推力桨所规定的限制使用范围内旋转时推力桨所产生的最大离心力两倍的离心载荷”要求的基础上，同时考核尾推力桨中央件承受直升机主旋翼气动载荷影响的静强度；本专利技术制定了尾推力桨中央件静力试验顺序和试验步骤；本专利技术设计了尾推力桨中央件调整试验，可用来解决离心力卸载影响挥舞弯矩和摆振弯矩施加的准确性；本专利技术制定了尾推力桨中央件静强度裕度试验，可用于应对结构设计载荷谱调整带本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，尾推力桨为刚性旋翼结构，选择尾推桨叶对接面处的离心力、挥舞弯矩和摆振弯矩作为试验载荷；静力试验需验证限制载荷工况和极限载荷工况是否符合强度要求，因此限制载荷工况和极限载荷工况制定需合理设计。
3.根据权利要求2所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，限制载荷工况制定时，选择使用载荷谱中最大挥舞弯矩、最大摆振弯矩、最大离心力作为限制载荷工况。
4.根据权利要求3所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，极限载荷工况制定时，采用分别考核离心力和挥舞、摆振弯矩极限载荷的方法，分为极限载荷工况1和极限载荷工况2两种：极限载荷工况1施加使用载荷谱中最大离心力的两倍载荷，考核离心力的极限情况；极限载荷工况2选择附加安全裕度系数的限制载荷，考核额定转速下挥舞弯矩和摆振弯矩的极限情况。
5.根据权利要求4所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，尾推力桨中央件的挥舞弯矩和摆振弯
6.根据权利要求5所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，在加载点处通过作动筒施加横向剪力，并通过两组应变片插值计算出尾推桨叶对接面处载荷，以此来控制试验载荷。
7.根据权利要求6所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，尾推力桨中央件试验为多个支臂加载，试验设备包括载荷控制与应变测量系统、加载作动筒、力传感器以及数据采集系统；尾推力桨中央件固定在试验台架上，在其每个支臂对接面安装尾推桨叶假件，假件上上适当位置贴两组以上应变片测量试验载荷；依次安装离心力作动筒、挥舞力作动筒、摆振力作动筒，数据采集系统采集数据，协调加载系统调整加载力数值，组成了一个完整的试验系统。
8.根据权利要求7所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，试验判据：试验件在限制载荷工况试验完成后，试验件不应出现有害的永久变形；试验件在极限载荷工况1试验和极限载荷工况2试验完成后，试验件不发生破坏；100％的极限载荷工况2后的试验为静强度裕度试验。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述方法的装置。
...【技术特征摘要】
1.一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，尾推力桨为刚性旋翼结构，选择尾推桨叶对接面处的离心力、挥舞弯矩和摆振弯矩作为试验载荷；静力试验需验证限制载荷工况和极限载荷工况是否符合强度要求，因此限制载荷工况和极限载荷工况制定需合理设计。
3.根据权利要求2所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，限制载荷工况制定时，选择使用载荷谱中最大挥舞弯矩、最大摆振弯矩、最大离心力作为限制载荷工况。
4.根据权利要求3所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，极限载荷工况制定时，采用分别考核离心力和挥舞、摆振弯矩极限载荷的方法，分为极限载荷工况1和极限载荷工况2两种：极限载荷工况1施加使用载荷谱中最大离心力的两倍载荷，考核离心力的极限情况；极限载荷工况2选择附加安全裕度系数的限制载荷，考核额定转速下挥舞弯矩和摆振弯矩的极限情况。
5.根据权利要求4所述的一种尾推力桨中央件的静力试验设计方法，其特征在于，尾推力桨中央件的挥舞弯矩和摆振弯矩加载时，通过桨叶假件上的挥舞剪力和摆振剪力进行施加，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈丹丹，晏峰，张佳琦，胡磊，吴艳霞，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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