CN108225692A - 一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法，属于直升机桨叶整体扭转刚度试验技术领域。包括以下步骤：步骤一、根据桨叶翼型剖面设计翼型夹具；步骤二、将桨叶通过翼型夹具安装在桨叶标定台，旋转桨叶标定台使桨叶柔性梁剖面处于水平位置；步骤三、将角度仪放在翼型夹具的水平面上，测量出初始角ψ1；步骤四、在摇臂处施加载荷F，待载荷F稳定后，测量出翼型夹具角度ψ2；步骤五、计算桨叶整体扭转刚度被测剖面在载荷F作用下的扭转角ψ；步骤六、利用扭转角计算桨叶整体扭转刚度；步骤七、对桨叶施加不同等级载荷，计算每级载荷下对应被测剖面的扭转刚度并对进行线性拟合。本发明测出的扭转角线性和重复性好，试验数据真实有效，避免了电磁干扰。

Description

一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法
技术领域
本发明属于直升机桨叶整体扭转刚度试验技术领域，具体涉及一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法。
背景技术
实际工作中，我们经常需要测量直升机桨叶的整体扭转刚度。整体扭转刚度的计算公式为：
Gz＝T/ψ＝PL/ψ (1)
式中：P——力偶值；
L——两个载荷之间的距离；
ψ——为指定剖面扭转角(单位rad)。
从公式(1)可以看出，P、L都是定值，对桨叶扭转刚度有影响的唯有ψ，所以研究ψ对提高直升机桨叶的扭转刚度精度显得至关重要。
通常我们通过以下方法来测试出ψ(如图1所示)：
1、旋转桨叶标定台，使柔性梁剖面处于水平位置；
2、在被测剖面前缘和后缘上各选取一个测点测点A和B,并测出A、B的水平距离为L。在A和B处布置两个激光位移传感器.传感器轴线应与被测面垂直；
3、在摇臂处施加载荷F；
4、在F的作用下，假设A、B分别变化至A’和B’。通过激光位移传感器测出A、B的垂直变化距离h1和h2(如图2所示)。
5、通过平面几何知识，易知：
ψ≈tanψ＝(h1-h2)/L
6、通过ψ计算出桨叶指定剖面的整体扭转刚度。
通过分析发现，此测试方法存在以下误差：
一、激光位移传感器的安装存在误差，很难保证传感器轴线与桨叶的被测面垂直；
二、激光位移传感器存在测量误差，在力的作用下，尾桨叶将发生扭转变形，这将导致传感器测点位置发生变化，由于用于位移变形测量点与周边并不在同一平面，从而所得到的位移值并非是由扭转角而产生的位移值。
三、扭转角是通过两个位移传感器所测的变形值通过换算而得，两个位移传感器误差的叠加将导致相对扭转角更大的误差，其将直接影响试验结果；
四、由于激光位移传感器输出的是电压信号，从而带来电磁干扰。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提供一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法，设计光滑的专用翼型夹具及应用精度比较高的角度仪测量翼型夹具在每级载荷下的角度，通过计算得出被测剖面的扭转角。
本发明的技术方案：一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法，包括以下步骤：
步骤一、根据桨叶翼型剖面设计翼型夹具；
步骤二、将桨叶通过翼型夹具安装在桨叶标定台，旋转桨叶标定台使桨叶柔性梁剖面处于水平位置；
步骤三、将角度仪放在翼型夹具的水平面上，测量出初始角；
步骤四、在摇臂处施加载荷F，待载荷F稳定后，测量出翼型夹具角度；
步骤五、计算桨叶整体扭转刚度被测剖面在载荷F作用下的扭转角；
ψ＝ψ2-ψ1
步骤六、利用扭转角计算桨叶整体扭转刚度；
GZ＝T/ψ＝PL/ψ
其中，P—力偶值；
L—两个载荷之间的距离；
ψ—为指定剖面扭转角；
步骤七、判断桨叶整体扭转刚度线性度；
对桨叶施加不同等级载荷，计算每级载荷下对应被测剖面的扭转刚度；
对各个等级对应的扭转刚度进行线性拟合，得到桨叶整体扭转刚度线性度，若桨叶桨叶整体扭转刚度线性度良好，则测量数据准确。
优选地，所述步骤七中，对桨叶多次施加不同等级载荷，判断测量数据重复性。
优选地，所述步骤七中，所述不同等级载荷包括：1F、2F、3F、4F及5F。
优选地，所述步骤七中，对桨叶三次施加不同等级载荷，判断测量数据重复性。
优选地，所述步骤一中，翼型夹具中心位置处设置有与被测桨叶剖面相匹配的开口。
优选地，所述翼型夹具的上部设置为阶梯型凸台，所述阶梯型凸台左右对称设置形成多组用于角度仪安装的平面。
本发明技术方案的有益技术效果：本发明一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法，测出的扭转角线性和重复性都很好，试验数据真实有效，避免了电磁干扰。
附图说明
图1为本发明测量桨叶整体扭转刚度试验方法的一优选实施例的传统测试示意图；
图2为本发明测量桨叶整体扭转刚度试验方法的扭转角计算方法示意图；
图3为本发明测量桨叶整体扭转刚度试验方法的翼型夹具结构示意图；
图4为本发明测量桨叶整体扭转刚度试验方法的各测点线性拟合曲线示意图；
图5为传统测量桨叶整体扭转刚度试验方法的A测点h1线性拟合曲线示意图；
图6为传统测量桨叶整体扭转刚度试验方法的B测点h2线性拟合曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法，包括以下步骤：
步骤一、根据桨叶翼型剖面设计翼型夹具；
如图3所示：本实施例中，翼型夹具中心部分设置有开口，开口与被测桨叶的剖面相匹配。
步骤二、将桨叶通过翼型夹具安装在桨叶标定台，旋转桨叶标定台使桨叶柔性梁剖面处于水平位置；
被测桨叶插入翼型夹具内，翼型夹具安装在桨叶标定台上，通过转动桨叶标定台使桨叶柔性剖面处于水平位置。
步骤三、将角度仪放在翼型夹具的水平面上，测量出初始角ψ1；
本实施例中，翼型夹具的上部设置为阶梯型凸台，阶梯型凸台左右对称设置形成多组用于角度仪安装的平面，有利于角度仪的选择安装。
步骤四、在摇臂处施加载荷F，待载荷F稳定后，测量出翼型夹具角度ψ2；
步骤五、计算桨叶整体扭转刚度被测剖面在载荷F作用下的扭转角ψ；
ψ＝ψ2-ψ1
步骤六、利用扭转角计算桨叶整体扭转刚度；
GZ＝T/ψ＝PL/ψ
其中，P—力偶值；
L—两个载荷之间的距离；
ψ—为指定剖面扭转角；
步骤七、判断桨叶整体扭转刚度线性度；
对桨叶施加不同等级载荷，计算每级载荷下对应被测剖面的扭转刚度；
对各个等级对应的扭转刚度进行线性拟合，得到桨叶整体扭转刚度线性度，若桨叶桨叶整体扭转刚度线性度良好，则测量数据准确。
本实施例中，所述步骤七中，对桨叶多次施加不同等级载荷，判断测量数据重复性。
可以理解的是：所述步骤七中，所述不同等级载荷包括：1F、2F、3F、4F及5F,在2F、3F、4F、5F作用下即可得出每级载荷下被测剖面的扭转角。
本实施例中，所述步骤七中，对桨叶三次施加不同等级载荷，判断测量数据重复性。
以测某型机尾桨叶整体扭转刚度为例，需要测出此桨叶Z651剖面在每级载荷下的扭转角。
应用改进后的方法测出Z651面在各级载荷下的扭转角，其试验数据详见表1，各测点线性拟合曲线见图4。
应用传统方法，在该剖面前后缘选取两个位移测量点分别为A和B，应用激光位移传感器测出2个测点垂直位移值为h1和h2，其试验数据详见表2，各测点线性拟合曲线见图5-图6。
表1本发明测出Z651面扭转角
载荷(Kg) 第一次(rad) 第二次(rad) 第三次(rad) 平均值(rad)
0 0 0 0 0.0
10 -1.6 -1.5 -1.5 -1.5
20 -3.6 -3.5 -3.5 -3.5
30 -6.0 -5.9 -5.9 -5.9
40 -8.5 -8.4 -8.3 -8.4
50 -11.2 -11.0 -10.9 -11.0
表2各测点垂直向距离
从表1和表2以及图4-图6中可以看出，采用改进后的方法测出的扭转角线性和重复性都很好，试验数据真实有效。采用激光位移传感器得到h1和h2的位移量三次试验数据重复性和线性都不是很好，而且从表2还可以看出，由于桨叶受附加弯矩的影响而整体向下移动，以致此时的h1和h2叠加了桨叶向下移动的位移，所以h1和h2的并不能真实反映测点的变形。另外由于此方法还避免了电磁干扰。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种测量桨叶整体扭转刚度试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据桨叶翼型剖面设计翼型夹具；
步骤二、将桨叶通过翼型夹具安装在桨叶标定台，旋转桨叶标定台使桨叶柔性梁剖面处于水平位置；
步骤三、将角度仪放在翼型夹具的水平面上，测量出初始角ψ1；
步骤四、在摇臂处施加载荷F，待载荷F稳定后，测量出翼型夹具角度ψ2；
步骤五、计算桨叶整体扭转刚度被测剖面在载荷F作用下的扭转角ψ；
ψ＝ψ2-ψ1
步骤六、利用扭转角计算桨叶整体扭转刚度；
GZ＝T/ψ＝PL/ψ
其中，P—力偶值；
L—两个载荷之间的距离；
ψ—为指定剖面扭转角；
步骤七、判断桨叶整体扭转刚度线性度；
对桨叶施加不同等级载荷，计算每级载荷下对应被测剖面的扭转刚度；
对各个等级对应的扭转刚度进行线性拟合，得到桨叶整体扭转刚度线性度，若桨叶桨叶整体扭转刚度线性度良好，则测量数据准确。
2.根据权利要求1所述的测量桨叶整体扭转刚度试验方法，其特征在于：所述步骤七中，对桨叶多次施加不同等级载荷，判断测量数据重复性。
3.根据权利要求1所述的测量桨叶整体扭转刚度试验方法，其特征在于：所述步骤七中，所述不同等级载荷包括：1F、2F、3F、4F及5F。
4.根据权利要求2所述的测量桨叶整体扭转刚度试验方法，其特征在于：所述步骤七中，对桨叶三次施加不同等级载荷，判断测量数据重复性。
5.根据权利要求1所述的测量桨叶整体扭转刚度试验方法，其特征在于：所述步骤一中，翼型夹具中心位置处设置有与被测桨叶剖面相匹配的开口。
6.根据权利要求5所述的测量桨叶整体扭转刚度试验方法，其特征在于：所述翼型夹具的上部设置为阶梯型凸台，所述阶梯型凸台左右对称设置形成多组用于角度仪安装的平面。
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