CN108327925B - 一种用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台，所述仿真用于旋翼锥体与动平衡仪设备的功能、性能检测，通过为旋翼锥体与动平衡仪的传感器测量提供所需的物理信号，能够检测旋翼锥体与动平衡仪的旋翼的转速、锥体(频闪灯方式和通用轨迹设备方式)及动平衡功能，从而解决旋翼锥体和动平衡仪测试成本高，耗时长的问题。

Description

一种用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台。

背景技术

旋翼锥体和动平衡检查是直升机生产、使用过程中必须经常检查的重要科目，也是新型直升机研制过程中重要研究项目之一。锥体不同锥或桨叶(旋翼和尾桨)动平衡水平较差，会使直升机的振动环境变坏，加剧旋转部件磨损，缩短了旋转部件的寿命，严重时可能影响飞行安全。因此调整好锥体和动平衡对延长直升机寿命和飞行安全具有重要意义。旋翼锥体和动平衡仪用于直升机旋翼锥体和动平衡测量与维护，该设备验收时，一般会需要直升机来进行功能和性能检验，测试成本高，耗时长。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台，为旋翼锥体与动平衡仪的传感器测量提供所需的物理信号，以解决旋翼锥体和动平衡仪测试成本高，耗时长的问题。

本发明的上述目的是利用以下的技术方案实现的：

一种用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台，包括安装在底座上的分离的第一及第二台面、电源模块和电机驱动器，所述第一台面采用柔性支架支撑，在所述第一台面上，安装有旋转圆盘，旋转圆盘的上下表面沿径向分别设有一个反光条，在旋转圆盘的上表面上，以设置反光条的位置的相位为0°角，按逆时针旋转，在旋转圆盘相位分别为0°、60°、72°、90°、120°、144°、180°、216°、240°、270°、288°、300°的位置安装有12个螺栓，用于通过加载或拆卸配重，改变旋转圆盘的动平衡，在旋转圆盘的3个同心圆上，分别设置有不同的一组反光标识，每组反光标识中的各个反光标识间隔相等，所述反光标识不与反光条重叠，在旋转圆盘上，还设有感应磁针。

在旋转圆盘外，设有光电转速传感器支架、磁电转速传感器支架和振动传感器支架，分别用于安装旋翼锥体与动平衡仪的光电转速传感器、磁电转速传感器和振动传感器。安装后的光电转速传感器距旋转圆盘的距离优选为200mm，安装后的磁电转速传感器的感应端距离感应磁针的距离优选为1.5mm±0.5mm；

第一台面下安装有带动旋转圆盘旋转的电机，还装有内置光电转速传感器，用于透过第一台面上的圆孔采集旋转圆盘的转速信号；

第二台面上安装有操作显示面板和旋翼轨迹传感器安装接口，操作显示面板用于控制电机驱动器和实时显示采集的旋转圆盘的转速信号，旋翼轨迹传感器安装接口与旋翼锥体与动平衡仪的旋翼轨迹传感器(或者说通用轨迹设备(UTD))相连，在旋翼轨迹传感器接口下安装有旋翼轨迹传感器检验装置，用于以与内置光电转速传感器采集的转速信号相应的频率，模拟桨叶划过旋翼轨迹传感器上空产生的光信号，为旋翼轨迹传感器提供光学信号。

进一步地，所述仿真平台还可包括围绕旋转圆盘设置的保护罩，在旋转圆盘高速旋转时起保护作用。

此外，所述感应磁针为紧贴旋转圆盘上下表面，固定在旋转圆盘上的U型不锈钢片。

此外，在3个同心圆上分别设置的一组反光标识分别选自形状图案、字母和数字。

此外，在3个同心圆上分别设置的一组反光标识从内圈到外圈分别为4个形状图案、5个字母和6个数字。

此外，所述配重可以是六角螺母或垫片。

本发明的用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台用于旋翼锥体与动平衡仪设备的功能、性能检测，通过为旋翼锥体与动平衡仪的传感器测量提供所需的物理信号，能够检测旋翼锥体与动平衡仪的旋翼的转速、锥体(频闪灯方式和通用轨迹设备方式)及动平衡功能，从而解决旋翼锥体和动平衡仪测试成本高，耗时长的问题。

附图说明

图1为本发明的仿真平台的组成示意图；

图2为本发明的仿真平台的旋转圆盘上的反光标识的示意图；

图3A和3B分别示意表示了本发明的仿真平台的旋转圆盘的上下表面；

图4为本发明的仿真平台的各种传感器安装支架或接口的示意图；

图5和图6为利用本发明的仿真平台进行锥体检测的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地理解本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图1示意表示了本发明的仿真平台的组成。如图所示，本发明的用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台包括安装在底座上的分离的第一及第二台面、电源模块50和电机驱动器60。所述第一台面采用柔性支架支撑。在所述第一台面上，安装有旋转圆盘1，材料可为铝质材料。旋转圆盘1上下表面沿径向分别设有一个反光条3(参见图3)。在旋转圆盘1的上表面上，以设置反光条的位置的相位为0°角，按逆时针旋转，在旋转圆盘1相位分别为0°、60°、72°、90°、120°、144°、180°、216°、240°、270°、288°、300°的位置安装有12个螺栓(参见图2，沿圆盘外缘布置的12个空心圆处)，用于通过加载或拆卸配重，比如六角螺母或垫片，改变旋转圆盘1的动平衡。

在旋转圆盘(1)上表面的3个同心圆上，分别设置有不同的一组反光标识，每组反光标识中的各个反光标识间隔相等，所述反光标识不与反光条重叠。在3个同心圆上分别设置的一组反光标识可以分别选自形状图案、字母和数字。在本实施例中，在3个同心圆上分别设置的一组反光标识从内圈到外圈分别为4个形状图案、5个字母和6个数字，如图2所示，用于模拟识别2～6片桨叶靶标。具体地，4个反光标识(即，4个)形状图案可以识别2或4片桨叶，5个反光标识(即，字母)可以识别5片桨叶，而6个反光标识(即，数字)可以识别3或6片桨叶。当然，反光标识的数目、所采用的对象以及它们的组合可以酌情变化。此外，在旋转圆盘1上，还设有感应磁针2，在本实施例中，所述感应磁针2为紧贴旋转圆盘1上下表面，固定在旋转圆盘1上的U型不锈钢片，如图3中所示。另外，围绕旋转圆盘1还设置有保护罩100，在旋转圆盘高速旋转时起保护作用。

在旋转圆盘1外，设有光电转速传感器支架70、磁电转速传感器支架85和振动传感器支架80(另外参见图4)，分别用于安装旋翼锥体与动平衡仪的光电转速传感器、磁电转速传感器和振动传感器，安装后的光电转速传感器与旋转圆盘1上表面上的反光条3配合，检测旋转圆盘的转速信号，距旋转圆盘1的距离优选为200mm，光电转速传感器支架70在不使用情况下可拆卸。

第一台面下安装有带动旋转圆盘1旋转的电机55，还装有内置光电转速传感器(未图示)，用于透过第一台面上的圆孔，通过旋转圆盘1下表面上的反光条采集旋转圆盘1的转速信号。

第二台面上安装有操作显示面板90和旋翼轨迹传感器安装接口75(另外参见图4)，操作显示面板90用于控制电机驱动器60和实时显示采集的旋转圆盘1的转速信号，旋翼轨迹传感器安装接口75与旋翼锥体与动平衡仪的旋翼轨迹传感器相连，在旋翼轨迹传感器接口75下安装有旋翼轨迹传感器检验装置65，用于以与内置光电转速传感器采集的旋转圆盘1的转速信号相应的频率，模拟桨叶划过旋翼轨迹传感器上空产生的光信号，为旋翼轨迹传感器提供光学信号。

电机驱动器设置为速度控制模式，通过仿真平台上的操作显示面板来设定转速，例如，在本实施例中，通过操纵操作显示面板上的6个按键，对电机驱动器的转速进行设置，驱动电机在给定的转速下带动旋转盘面平稳旋转。利用光电转速传感器采集的转速信号显示在一个六位数码管上，此外，另一个个六位数码管显示转速设定值。

动平衡检测时，将旋翼锥体与动平衡仪的光电转速传感器和振动传感器安装在仿真平台对应的传感器安装支架上。支架均可预留两个安装接口(背靠背方式安装)，以便为两套旋翼锥体与动平衡仪进行对比测试之用，当然在不需要进行对比的情况下，可以只使用一个安装接口。旋翼锥体与动平衡仪的光电转速传感器将它所发射，并通过贴在圆盘上表面的反光条返回的光信号转换成电信号，作为转速脉冲信号传输给旋翼锥体与动平衡仪主机。通过改变旋转圆盘的固定螺栓上的配重，可使旋转圆盘产生周期性的振动，并且振动幅值可调，振动传感器可检测并输出电机旋转时，由于圆盘配重不平衡产生的周期性振动信号，从而能够验证旋翼锥体与动平衡仪的转速测量以及振动测量功能。

仿真平台设置了旋翼轨迹传感器安装接口，此功能针对直升机主旋翼的锥体检测，故旋翼轨迹传感器检测功能限制在600r/min以下使用。锥体检测时，将旋翼锥体与动平衡仪的频闪仪接到仿真平台的DC28V电源上，旋翼轨迹传感器安装在对应的安装接口上(参见图5和6)。频闪仪通过光电传感器采集的圆盘转速，产生对应频率的光，将其对准圆盘，可以用肉眼观测到反光标识，配合旋转盘面上模拟桨叶靶标，可用于检测频闪仪测锥体功能的3组不同的反光标识，可满足仿真2～6片桨叶的测试要求。安装在旋翼轨迹传感器接口下的旋翼轨迹传感器检验装置可用于以与内置光电传感器采集的旋转圆盘1的转速信号相应的频率，利用发光二极管模拟桨叶划过旋翼轨迹传感器上空产生的光信号，为旋翼轨迹传感器提供光学信号，旋翼轨迹传感器测量此光信号，转换为电信号传送给旋翼锥体与动平衡仪，从而实现检测旋翼轨迹测量功能。旋翼轨迹传感器检验装置的工作原理和实现为本领域的技术人员所知，不再详述。

磁电转速传感器使用时，传感器的感应端距离感应磁针的距离优选为1.5mm±0.5mm，本发明的仿真平台限制磁电转速传感器使用在圆盘转速为200r/min～500r/min时进行测量。因为，若转速太低，则传感器输出的信号幅值太小，旋翼锥体与动平衡仪无法测量到；若转速太高，传感器输出的信号幅值太大，容易损坏后端旋翼锥体与动平衡仪主机。安装时，将磁电转速传感器装入安装支架，调节感应端与感应磁针之间的距离至合适位置，利用磁电转速传感器自带的螺母固定好传感器位置，并打好保险丝。

此外，由于旋转圆盘旋转时仿真平台产生的振动可能会影响到旋翼轨迹传感器测量，故将光电转速传感器安装接口、振动传感器安装接口与旋翼轨迹传感器安装接口进行分离式设计，加大检测台底座的质量，使其之间减小振动影响。

Claims (8)

1.一种用于旋翼锥体与动平衡仪检测的仿真平台，包括安装在底座上的分离的第一及第二台面、电源模块(50)和电机驱动器(60)，所述第一台面采用柔性支架支撑，在所述第一台面上，安装有旋转圆盘(1)，旋转圆盘(1)上下表面沿径向分别设有反光条(3)，在旋转圆盘(1)的上表面上，以设置反光条的位置的相位为0°角，按逆时针旋转，在旋转圆盘(1)相位分别为0°、60°、72°、90°、120°、144°、180°、216°、240°、270°、288°、300°的位置安装有12个螺栓，用于通过加载或拆卸配重，改变旋转圆盘(1)的动平衡，在旋转圆盘(1)的3个同心圆上，分别设置有不同的一组反光标识，每组反光标识中的各个反光标识间隔相等，所述反光标识不与反光条重叠，在旋转圆盘(1)上，还设有感应磁针(2)；

在旋转圆盘(1)外，设有光电转速传感器支架(70)、磁电转速传感器支架(85)和振动传感器支架(80)，分别用于安装旋翼锥体与动平衡仪的光电转速传感器、磁电转速传感器和振动传感器；

第一台面下安装有带动旋转圆盘(1)旋转的电机(55)，还装有内置光电转速传感器，用于透过第一台面上的圆孔采集旋转圆盘(1)的转速信号；

第二台面上安装有操作显示面板(90)和旋翼轨迹传感器安装接口(75)，操作显示面板(90)用于控制电机驱动器(60)和实时显示采集的旋转圆盘(1)的转速信号，旋翼轨迹传感器安装接口(75)与旋翼锥体与动平衡仪的旋翼轨迹传感器相连，在旋翼轨迹传感器安装接口(75)下安装有旋翼轨迹传感器检验装置(65)，用于以与内置光电转速传感器采集的转速信号相应的频率，模拟桨叶划过旋翼轨迹传感器上空产生的光信号，为旋翼轨迹传感器提供光学信号。

2.按照权利要求1所述的仿真平台，还包括围绕旋转圆盘(1)设置的保护罩(100)。

3.按照权利要求1所述的仿真平台，其中所述感应磁针(2)为紧贴旋转圆盘(1)上下表面，固定在旋转圆盘(1)上的U型不锈钢片。

4.按照权利要求1所述的仿真平台，其中在3个同心圆上分别设置的一组反光标识分别选自形状图案、字母和数字。

5.按照权利要求4所述的仿真平台，其中在3个同心圆上分别设置的一组反光标识从内圈到外圈分别为4个形状图案、5个字母和6个数字。

6.按照权利要求1所述的仿真平台，其中在安装在光电转速传感器支架(70)上后，旋翼锥体与动平衡仪的光电转速传感器距旋转圆盘(1)的距离为200mm。

7.按照权利要求1所述的仿真平台，其中在安装在磁电转速传感器支架(85)上后，旋翼锥体与动平衡仪的磁电转速传感器的感应端距离感应磁针(2)的距离为1.5mm±0.5mm。

8.按照权利要求1所述的仿真平台，其中所述配重为六角螺母或垫片。

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