CN104890899A - 一种旋转颤振模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气动弹性试验技术领域，具体涉及一种旋转颤振模拟装置，能够对旋转颤振关键参数进行试验研究。本发明的旋转颤振模拟装置包括挂架梁、短舱梁、俯仰轴承支座、偏航轴承支座、俯仰轴承盖板、偏航轴承盖板、桨叶转轴、桨叶、桨叶轮毂、俯仰转轴、轮毂罩、偏航弹簧片、俯仰弹簧片、俯仰弹簧箍圈、垫块、偏航弹簧支座以及俯仰配重块，能够摸拟螺旋桨的转动及其陀螺效应，还能研究发动机系统的偏航和俯仰刚度的变化、枢轴点变化、前进比对旋转颤振的影响，在一套模型上能够实现多个关键的变参研究，节省了模型加工和试验成本。

Description

一种旋转颤振模拟装置

技术领域

本发明涉及气动弹性试验技术领域，具体涉及一种旋转颤振模拟装置。

背景技术

随着发动机的发展及新的发动机出现，桨叶直径加大，支撑柔度增加，加之破损安全方面的考虑，旋转颤振已经成为涡桨飞机设计中必须加以考虑的问题。因此在CCAR-25部和国军标等规范中，规定对于涡桨飞机必须考虑旋转颤振问题。但是，目前对“旋转模态”的分析，主要集中在研究螺旋桨桨盘失稳问题上，缺乏旋转颤振相关试验研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转颤振模拟装置，能够对旋转颤振关键参数进行试验研究。

本发明的技术方案是：

一种旋转颤振模拟装置，包括挂架梁、短舱梁、俯仰轴承支座、偏航轴承支座、桨叶转轴、俯仰转轴、偏航弹簧片、俯仰弹簧片、偏航弹簧支座以及俯仰配重块；

所述短舱梁通过所述挂架梁水平固定设置在机翼梁架的底部；

所述偏航轴承支座固定设置在所述短舱梁的一端端面处，所述偏航轴承支座上通过偏航轴承盖板成型有第一轴承座；

所述俯仰轴承支座的底部具有转轴，所述转轴穿过所述第一轴承座并通过偏航轴承转动设置在所述第一轴承座内，且所述偏航轴承的转动轴线垂直于水平面，另外，所述俯仰轴承支座的顶部通过俯仰轴承盖板成型有第二轴承座；

所述俯仰转轴通过俯仰轴承转动安装在所述第二轴承座内，所述俯仰轴承的转动轴线与水平面平行，另外，所述俯仰转轴上设置有第三轴承座；

所述桨叶转轴穿过所述第三轴承座并通过轴承转动安装在所述第三轴承座内，所述桨叶转轴的转动轴线与水平面平行，同时，还与所述俯仰转轴的转动轴线垂直；

所述偏航弹簧片的一端与所述俯仰轴承支座穿过所述第一轴承座的底部固定，另一端与所述偏航弹簧支座的底端固定，所述偏航弹簧支座的顶端与所述短舱梁的底面固定；

所述桨叶转轴的一端端部设置有桨叶机构，另一端设置有沿所述桨叶转轴轴向滑动的俯仰配重块，所述俯仰转轴位于所述桨叶机构与所述俯仰配重块之间；

所述俯仰弹簧片位于所述短舱梁顶面与所述桨叶转轴底面之间，一端与所述俯仰轴承支座远离所述桨叶机构的一侧固定，另一端与所述桨叶转轴固定，另外，所述俯仰弹簧片与水平面平行，其轴线在所述桨叶转轴上的投影与所述桨叶转轴的轴线重合，并且，所述俯仰弹簧片的另一端与所述桨叶转轴的连接点，位于所述俯仰转轴与所述俯仰配重块之间。

可选地，所述挂架梁的底端与所述短舱梁上表面固定连接，顶端与机翼梁架底部固定连接。

可选地，所述俯仰轴承支座顶部的所述第二轴承座包括两个，沿水平方向具对称设置，所述所述俯仰转轴通过轴向端部的两个所述俯仰轴承转动安装在两个所述第二轴承座内。

可选地，所述偏航弹簧片是沿所述短舱梁轴线方向水平设置。

可选地，所述俯仰转轴的俯仰轴承的转动轴线与所述俯仰轴承支座的偏航轴承的转动轴线位于同一竖直面内。

可选地，所述桨叶转轴的转动轴线与所述俯仰转轴的转动轴线在同一水平面内。

可选地，所述俯仰弹簧片的另一端是通过与俯仰弹簧箍圈和垫块与所述桨叶转轴固定。

可选地，所述短舱梁分为包括沿其轴线方向依次设置的第一短舱梁、第二短舱梁以及第三短舱梁，所述第二短舱梁的一端通过螺栓与所述第一短舱梁的一端固定连接，所述第二短舱梁的另一端通过螺栓与所述第三短舱梁的一端固定连接。

可选地，所述桨叶机构包括桨叶、桨叶轮毂以及轮毂罩，所述桨叶通过锥形齿与所述桨叶轮毂配合安装，再通过螺栓固定，所述轮毂罩通过螺钉安装在桨叶轮毂上。

本发明的有益效果：

本发明的旋转颤振模拟装置，能够摸拟螺旋桨的转动及其陀螺效应，还能研究发动机系统的偏航和俯仰刚度的变化、枢轴点变化、前进比对旋转颤振的影响，在一套模型上能够实现多个关键的变参研究，节省了模型加工和试验成本。

附图说明

图1是本发明的轴侧结构示意图；

图2是本发明关键结构的侧视图；

图3是本发明短舱梁的安装示意图；

图4是本发明桨叶轮毂的安装示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图4所示，本发明提供的旋转颤振模拟装置，包括挂架梁1、短舱梁2、俯仰轴承支座3、偏航轴承支座5、桨叶转轴7、俯仰转轴10、偏航弹簧片12、俯仰弹簧片13、偏航弹簧支座16以及俯仰配重块17。

短舱梁2通过挂架梁1水平固定(图1中所示的视图方向)设置在机翼梁架的底部；具体地，挂架梁1的底端与短舱梁2上表面通过螺栓固定连接，顶端与机翼梁架底部通过螺栓固定连接。

偏航轴承支座5通过螺栓固定设置在短舱梁2的一端端面处，偏航轴承支座5上通过偏航轴承盖板6成型有第一轴承座。

俯仰轴承支座3的底部具有转轴，转轴穿过第一轴承座并通过偏航轴承转动设置在第一轴承座内，且偏航轴承的转动轴线垂直于水平面，另外，俯仰轴承支座3的顶部通过俯仰轴承盖板4成型有第二轴承座。

俯仰转轴10通过俯仰轴承转动安装在第二轴承座内，俯仰轴承的转动轴线与水平面平行；进一步，在本实施例中，俯仰轴承支座3顶部的第二轴承座包括两个，沿水平方向具对称设置，俯仰转轴10通过轴向端部的两个俯仰轴承转动安装在两个第二轴承座内。并且，俯仰转轴10的俯仰轴承的转动轴线与俯仰轴承支座3的偏航轴承的转动轴线位于同一竖直面内。另外，俯仰转轴10上设置有第三轴承座。

桨叶转轴7穿过第三轴承座并通过轴承转动安装在第三轴承座内；桨叶转轴7的转动轴线与水平面平行，同时，还与俯仰转轴(10)的转动轴线垂直。桨叶转轴7与在俯仰转轴10上的安装位置可以根据需要进行适合的选择，通过改变该安装位置来调整系统枢轴点的位置。进一步，本实施例中，桨叶转轴7的转动轴线与俯仰转轴10的转动轴线在同一水平面内。

偏航弹簧片12的一端与俯仰轴承支座3穿过第一轴承座的底部通过螺栓固定，偏航弹簧片12的另一端与偏航弹簧支座16的底端通过螺栓固定，偏航弹簧支座16的顶端与短舱梁2的底面通过螺栓固定。进一步，偏航弹簧片12是沿短舱梁2轴线方向水平设置，偏航弹簧片12可以设置不同的尺寸，可以通过更换偏航弹簧片12来改变系统偏航刚度的大小。

桨叶转轴7的一端端部设置有桨叶机构，另一端设置有沿桨叶转轴7轴向滑动的俯仰配重块17，俯仰转轴10位于桨叶机构与俯仰配重块17之间；可以通过调整俯仰配重块17的位置，改变系统绕俯仰轴和偏航轴的转动惯量。

俯仰弹簧片13位于短舱梁2顶面与桨叶转轴7底面之间，一端与俯仰轴承支座3远离桨叶机构的一侧通过螺栓固定，另一端与桨叶转轴7固定；另外，俯仰弹簧片13与水平面平行，其轴线在桨叶转轴7上的投影与桨叶转轴7的轴线重合，并且，俯仰弹簧片13的另一端与桨叶转轴7的连接点，是位于俯仰转轴10与俯仰配重块17之间。进一步，本实施例中，俯仰弹簧片13的另一端是通过与俯仰弹簧箍圈14(同样可沿桨叶转轴7轴向滑动)和垫块15与桨叶转轴7固定，可以通过改变俯仰弹簧箍圈14和垫块15的位置，来改变系统俯仰刚度的大小。

进一步，本发明的短舱梁2分为包括沿其轴线方向依次设置的第一短舱梁21、第二短舱梁22以及第三短舱梁23；第二短舱梁22的一端通过螺栓与第一短舱梁21的一端固定连接，第二短舱梁22的另一端通过螺栓与第三短舱梁23的一端固定连接。第二短舱梁22可以设置不同的尺寸，通过更换第二短舱梁22来改变系统枢轴点的位置。

本方面的桨叶机构包括桨叶8、桨叶轮毂9以及轮毂罩11，桨叶8通过锥形齿与桨叶轮毂9配合安装，再通过螺栓固定，轮毂罩11通过螺钉安装在桨叶轮毂9上。桨叶8可以绕桨叶转轴7轴线转动，桨叶转轴7可以绕俯仰转轴10上的俯仰轴承转动，另外，桨叶转轴7还可以绕俯仰轴承支座3上的偏航轴承转动。可以通过使桨叶8上锥形齿上基准标定点位与桨叶轮毂9上标记的角度位置对应，来调节桨叶8的安装角。

本发明的旋转颤振模拟装置，能够摸拟螺旋桨的转动及其陀螺效应，还能研究发动机系统的偏航和俯仰刚度的变化、枢轴点变化、前进比对旋转颤振的影响，在一套模型上能够实现多个关键的变参研究，节省了模型加工和试验成本。

本发明的旋转颤振模拟装置时安装时，先用螺栓将短舱梁2组装好，通过螺栓将偏航弹簧支座16固定在短舱梁2上，在短舱梁2前端安装偏航轴承支座5；将俯仰轴承支座3底部的偏航轴套上偏航轴承，安装到偏航轴承支座5上，盖上偏航轴承盖板6，由螺栓固定；将桨叶转轴7穿过俯仰转轴10，由螺钉固定；在俯仰转轴10两端套上俯仰轴承，安装到俯仰轴承支座3上，盖上俯仰轴承盖板4，由螺栓固定；在桨叶转轴7前端套上桨叶转动轴承，再安装桨叶轮毂9，由螺栓固定；通过锥形齿，在桨叶轮毂9安装桨叶8，由螺栓固定，在桨叶轮毂9上安装轮毂罩11，由螺栓固定；将偏航弹簧片12一端通过螺栓安装在偏航轴承支座5上，另一端通过螺栓安装在偏航弹簧支座16上；将俯仰弹簧片13一端通过螺栓安装在俯仰轴承支座3上，另一端通过俯仰弹簧箍圈14和垫块15安装在桨叶转轴7上；在桨叶转轴7端部套上俯仰配重块17，由螺钉固定；通过螺栓连接短舱梁2和挂架梁1，最后将挂架梁1安装到机翼梁架上。

当需要改变系统俯仰刚度的大小时，改变俯仰弹簧箍圈14和垫块15的安装位置即可。当需要改变系统偏航刚度的大小时，卸下偏航弹簧片12两端的固定螺栓，更换不同尺寸的偏航弹簧片12即可。当需要改变系统枢轴点的位置时，卸下短舱梁2的安装螺栓，更换不同尺寸的挂架梁中段22即可。当需要改变系统枢轴点的位置时，卸下桨叶转轴7的固定螺钉，调整桨叶转轴7在俯仰转轴10的安装位置即可。当需要改变系统绕俯仰轴和偏航轴的转动惯量时，卸下俯仰配重块17的固定螺钉，调整俯仰配重块17在桨叶转轴7的安装位置即可。当需要通过改变桨叶8安装角来调节系统进距比时，卸下桨叶8的固定螺栓，使桨叶8上锥形齿上基准标定点位与桨叶轮毂9上标记的角度位置对应即可。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种旋转颤振模拟装置，其特征在于，包括挂架梁（1）、短舱梁（2）、俯仰轴承支座（3）、偏航轴承支座（5）、桨叶转轴（7）、俯仰转轴（10）、偏航弹簧片（12）、俯仰弹簧片（13）、偏航弹簧支座（16）以及俯仰配重块（17）；

所述短舱梁（2）通过所述挂架梁（1）水平固定设置在机翼梁架的底部；

所述偏航轴承支座（5）固定设置在所述短舱梁（2）的一端端面处，所述偏航轴承支座（5）上通过偏航轴承盖板（6）成型有第一轴承座；

所述俯仰轴承支座（3）的底部具有转轴，所述转轴穿过所述第一轴承座并通过偏航轴承转动设置在所述第一轴承座内，且所述偏航轴承的转动轴线垂直于水平面，另外，所述俯仰轴承支座（3）的顶部通过俯仰轴承盖板（4）成型有第二轴承座；

所述俯仰转轴（10）通过俯仰轴承转动安装在所述第二轴承座内，所述俯仰轴承的转动轴线与水平面平行，另外，所述俯仰转轴（10）上设置有第三轴承座；

所述桨叶转轴（7）穿过所述第三轴承座并通过轴承转动安装在所述第三轴承座内，所述桨叶转轴（7）的转动轴线与水平面平行，同时，还与所述俯仰转轴（10）的转动轴线垂直；

所述偏航弹簧片（12）的一端与所述俯仰轴承支座（3）穿过所述第一轴承座的底部固定，另一端与所述偏航弹簧支座（16）的底端固定，所述偏航弹簧支座（16）的顶端与所述短舱梁（2）的底面固定；

所述桨叶转轴（7）的一端端部设置有桨叶机构，另一端设置有沿所述桨叶转轴（7）轴向滑动的俯仰配重块（17），所述俯仰转轴（10）位于所述桨叶机构与所述俯仰配重块（17）之间；

所述俯仰弹簧片（13）位于所述短舱梁（2）顶面与所述桨叶转轴（7）底面之间，一端与所述俯仰轴承支座（3）远离所述桨叶机构的一侧固定，另一端与所述桨叶转轴（7）固定，另外，所述俯仰弹簧片（13）与水平面平行，其轴线在所述桨叶转轴（7）上的投影与所述桨叶转轴（7）的轴线重合，并且，所述俯仰弹簧片（13）的另一端与所述桨叶转轴（7）的连接点，位于所述俯仰转轴（10）与所述俯仰配重块（17）之间。

2.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述挂架梁（1）的底端与所述短舱梁（2）上表面固定连接，顶端与机翼梁架底部固定连接。

3.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述俯仰轴承支座（3）顶部的所述第二轴承座包括两个，沿水平方向具对称设置，所述俯仰转轴（10）通过轴向端部的两个所述俯仰轴承转动安装在两个所述第二轴承座内。

4.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述偏航弹簧片（12）是沿所述短舱梁（2）轴线方向水平设置。

5.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述俯仰转轴（10）的俯仰轴承的转动轴线与所述俯仰轴承支座（3）的偏航轴承的转动轴线位于同一竖直面内。

6.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述桨叶转轴（7）的转动轴线与所述俯仰转轴（10）的转动轴线在同一水平面内。

7.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述俯仰弹簧片（13）的另一端是通过与俯仰弹簧箍圈（14）和垫块（15）与所述桨叶转轴（7）固定。

8.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述短舱梁（2）分为包括沿其轴线方向依次设置的第一短舱梁（21）、第二短舱梁（22）以及第三短舱梁（23），所述第二短舱梁（22）的一端通过螺栓与所述第一短舱梁（21）的一端固定连接，所述第二短舱梁（22）的另一端通过螺栓与所述第三短舱梁（23）的一端固定连接。

9.根据权利要求1所述的旋转颤振模拟装置，其特征在于，所述桨叶机构包括桨叶（8）、桨叶轮毂（9）以及轮毂罩（11），所述桨叶（8）通过锥形齿与所述桨叶轮毂（9）配合安装，再通过螺栓固定，所述轮毂罩（11）通过螺钉安装在桨叶轮毂（9）上。