CN101666632A - 直升机旋翼共锥度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种直升机旋翼共锥度测量装置。包括激光光路产生模块、信息采集处理模块。光路产生模块产生激光束供旋翼切割，从而将旋翼旋转时桨叶的高度变化转变为水平长度的变化，信息采集模块将水平长度变化量转化为时间量进行数据采集并通过通讯电路发送到上位机。光路产生模块安装在上平板，由导轨、滑座、激光器、激光器固定架、分光棱镜、分光镜架、反射镜、反射镜架、标尺组成；信息采集处理模块安装在下平板，由防偏透镜、透镜护套、透镜支柱、光电探测器、滑座、标尺组成。本测量装置结构简单，调节方便，安装维修简捷，工作稳定可靠。实现对旋翼简单、快速、高精度地测量。

Description

直升机旋翼共锥度测量装置

(一)技术领域

本发明涉及的是一种测量装置，具体地说是一种直升机旋翼共锥度测量的装置。

(二)背景技术

直升机旋翼是为直升机飞行产生升力和操纵力的直升机核心部件。对直升机的机动性、操纵性、速度、振动水平、寿命、安全性及维护性等有着巨大的影响。当旋翼直升机飞行时，桨叶会微微往上翘，形成一个倒置的圆锥体，若升力一致，则各桨叶运动在同一个椎体上，通常称为共锥面。若升力不一致，那么各桨叶运动的轨迹不共锥，此时桨叶高度就不等高。旋翼共锥度是旋翼动平衡测量的一个主要指标，它直接关系到直升机的安全和其他各项重要性能的优劣，是直升机生产、维护中的重要检查项目。共锥度的测量是在旋翼高速旋转动态下进行，过去一直存在测量难度较大、测量精度较差的问题。随着光电技术、电子技术，特别是信息技术的发展，已出现了多种测量方法。

通过对有关国家的专利文献数据库的查新结果结果分析发现，对直升机旋翼共锥度的测量方法描述较多，对直升机旋翼参数的测量也有一些描述，但是在测量中采用的激光光面的组成均与本项目提出的共面方法不同。例如：1、名称为“直升机旋翼共锥度测量光学装置”、申请号为200620020485.1的专利文件中公开了一种包括光路调节机构和数据采集处理系统两个部分的一种直升机旋翼共锥度测量光学装置。虽然它与本发明都是用激光原理测量直升机旋翼共锥度，但光路结构不同；2、名称为“直升机桨叶轨迹间隔检测方法和装置”、申请号为85100908.5的专利文件中公开了一种由摄像机、同步受感器、检测箱三部分组成的一种检测直升机旋翼桨叶轨迹间隔和桨叶相位的方法与装置。虽然与本发明申请的检测目标相同，但基本原理和实现方法不同；3、名称为“桨叶测量数据数字化处理装置”、申请号为200720035151.6的专利文件中公开了一种由桨叶测量数字化处理仪和计算机组成的桨叶测量数据数字化处理装置。主要用于桨叶测量数据的处理；4、名称为“旋翼分布载荷光纤光栅传感测量系统”申请号为200510134927.5的专利文件中公开了一种旋翼分布载荷光纤光栅传感测量系统，属旋翼飞行器的旋翼载荷测量技术。该系统包括粘贴在旋翼桨叶测量表面上的光纤光栅传感器；5、名称为“桨叶测量数据数字化处理方法及装置”、申请号为200710020648.5的专利文件中公开了一种由桨叶测量数字化处理仪和计算机组成的桨叶测量数字化处理方法及装置；名称为“Helicopter detectingdevice”、申请号为EP0690412(A2)中公开了一种光学成像系统，图像传感器产生两个图像模式，传递给图像处理设备构成强度价值差额。不同的信号提供了直升机旋翼桨叶图像。由图像传感器检测；7、名称为“Improvements in orrelating to apparatus for determining Improvements in or relating toapparatus for determining information about a moving body”、申请号为GB923232(A)中公开的技术方案，根据视差角原理，被测桨叶切过两束相互倾斜的光路得到相应的脉冲信号，从而利用光电感应原理得到桨叶测量的目的。与本发明基本原理类似。但实现方案不同；8、名称为“Position detector”、申请号为US4604526(A)中公开的技术方案，在叶尖进行标记，用对称探测器扫描仪扫描垂直角度和视场由垂直带产生中断信号进而得出叶片间的高度。与本发明基本原理不同，该方案需要在叶尖上做标记。

目前国内的测量系统大多是国外的产品，存在着光路不宜调节等问题。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，调节方便，安装维修简捷，工作稳定可靠的直升机旋翼共锥度测量装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括激光光路产生模块和信息采集处理模块两部分；激光光路产生模块在上，信息采集处理模块在下，两者位于一个与地面垂直的平面内；激光光路产生模块由安装在上平板5上的上导轨14、上滑座13、激光器1、激光器固定架9、1/3分光棱镜2、1/2分光棱镜3、1/3分光镜架10，1/2分光镜架11、反射镜4、反射镜架12、上标尺16组成，导轨14通过上导轨固定孔15固定于上平板5上；信息采集处理模块由安装在下平板7的下导轨25、下滑座24、下标尺27和激光接收装置6组成，其中激光接收装置6由防偏透镜17、透镜护套18、透镜支柱19、光电探测器20、垫块21、底座22组成，信息采集处理模块通过下导轨固定孔26固定于下平板7上。

本旋翼共锥度测量装置在工作时，激光器1发出的激光经一个1∶2的分光镜2，将激光1/3的能量垂直向上反射到激光接收装置6上，将2/3的能量直接按原路径投射到分光镜3的分光面上。再经一个1∶1的分光镜3，将从分光镜2投射过来的激光的1/2能量垂直投射到激光接收装置6上，剩下的1/2能量的激光将继续按原路线投射到一个60度反射镜4上，从而得到三束激光，其中两束激光束平行，另一束激光束与两平行激光束相交，三激光束要共面且组成的平面要与桨叶旋转得到的水平面垂直。可通过调节滑座13，24使激光达到要求的效果。通过标尺16，27确定各滑座的位置。三片桨叶以一定速度分别切割三束激光束遮断激光，从而固定在下平板7上的激光接收装置6中的光电探测器20得到三路脉冲信号。当光路出现较小偏差时，只要偏差在防偏透镜17的接收范围内，位于防偏透镜17交点上的光电探测器20仍然可以接收到激光。

本旋翼共锥度测量装置具有结构简单，调节方便，安装维修简捷，工作稳定可靠等优点。可用于直升机共锥度测量。具有很高的实用价值。

(四)附图说明

图1是直升机共锥度测量装置的整体结构示意图；

图2是激光光路产生模块的结构示意图；

图3是激光光路产生模块导轨结构示意图

图4是激光接收装置示意图；

图5是信息采集处理模块的结构示意图；

图6是信息采集处理模块导轨结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本发明的直升机旋翼共锥度测量光学装置，包括激光光路产生模块和信息采集处理模块两部分。激光光路产生模块在上，信息采集处理模块在下，两者位于一个与地面垂直的平面内。结合图2-3，激光光路产生模块由安装在上平板5的导轨14、滑座13、激光器1、激光器固定架9、1/3分光棱镜2(1/3反射，2/3透射)、1/2分光棱镜3(1/2反射，1/2透射)、分光镜架10，11、反射镜4、反射镜架12、标尺16组成，其中15为导轨固定孔，用于将导轨14固定于上平板5；结合图4-6，信息采集处理模块由安装在下平板7的导轨25、滑座24、标尺27和激光接收装置6组成。其中激光接收装置6由防偏透镜17、透镜护套18、透镜支柱19、光电探测器20、垫块21、底座22组成。导轨固定孔26用于将信息采集处理模块固定于下平板7。

在此直升机共锥度测量装置中，各种金属装置均采用不锈钢材料，具有一定的硬度和刚度。激光光路产生模块和激光接收装置6外部安装防护玻璃罩以防雨防尘。在进行直升机旋翼共锥度测量时，旋翼头上安装3片旋翼，分别是标准旋翼、被测旋翼和伴随旋翼。使直升机旋转时切割三束激光组成的三角形平面。激光器1发出的激光经一个1∶2的分光镜2，将激光1/3的能量垂直向上反射到激光接收装置6上，将2/3的能量直接按原路径投射到分光镜3的分光面上。再经一个1∶1的分光镜3，将从分光镜2投射过来的激光的1/2能量垂直投射到激光接收装置6上，剩下的1/2能量的激光将继续按原路线投射到一个60度反射镜4上，从而得到三束激光，其中两束激光束平行，另一束激光束与两平行激光束相交，三激光束要共面且组成的平面要与桨叶旋转得到的水平面垂直。可通过调节滑座13，24使激光达到要求的效果。通过标尺16，27确定各滑座的位置。三片桨叶以一定速度分别切割三束激光束遮断激光，从而光电探测器得到三路脉冲信号，并用同步信号识别这三个脉冲信号，将这三路信号送入电路处理，得到桨叶切割三束激光束间距的时间间隔脉冲。由于不同锥度的旋翼得到的切割时间间隔不同，故根据几何关系可计算出不同锥度的旋翼锥度值，实现直升机旋翼共锥度的测量。

Claims (5)

1、一种直升机旋翼共锥度测量装置，包括激光光路产生模块和信息采集处理模块两部分；其特征是：激光光路产生模块在上，信息采集处理模块在下，两者位于一个与地面垂直的平面内；激光光路产生模块由安装在上平板[5]上的上导轨[14]、上滑座[13]、激光器[1]、激光器固定架[9]、1/3分光棱镜[2]、1/2分光棱镜[3]、1/3分光镜架[10]，1/2分光镜架[11]、反射镜[4]、反射镜架[12]组成，导轨[14]通过上导轨固定孔[15]固定于上平板[5]上；信息采集处理模块由安装在下平板[7]的下导轨[25]、下滑座[24]和3个激光接收装置[6]组成，信息采集处理模块通过下导轨固定孔[26]固定于下平板[7]上。

2、根据权利要求1所述的直升机旋翼共锥度测量装置，其特征是：上导轨[14]与下导轨[25]上分别带有上标尺[16]与下标尺[27]。

3、根据权利要求1或2所述的直升机旋翼共锥度测量装置，其特征是：所述的激光接收装置[6]由防偏透镜[17]、透镜护套[18]、透镜支柱[19]、光电探测器[20]、垫块[21]、底座[22]组成，光电探测器[20]通过垫块[21]安装在底座[22]上，透镜支柱[19]安装在底座[22]上，防偏透镜[17]通过透镜护套[18]设置于透镜支柱[19]上。

4、根据权利要求1或2所述的直升机旋翼共锥度测量装置，其特征是：所述反射镜[4]是60度反射镜。

5、根据权利要求3所述的直升机旋翼共锥度测量装置，其特征是：所述反射镜[4]是60度反射镜。

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