CN110803299B - 一种用于测试旋翼载荷的旋转天平 - Google Patents

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    • G01M9/062—Wind tunnel balances; Holding devices combined with measuring arrangements

Abstract

本发明属直升机模型旋翼试验技术领域，涉及一种用于测试旋翼载荷的旋转天平。该旋转天平包括：上测试单元、下测试单元和安全保护装置，其中，上测试单元和下测试单元通过法兰盘连接，安全装置通过螺栓分别连接在上测试单元和下测试单元上。本发明的旋转天平既保证了双旋翼的力和功率的单独测量，又保证了测量的准确性。

Description

一种用于测试旋翼载荷的旋转天平
技术领域
本发明属直升机模型旋翼试验技术领域，涉及一种用于测试旋翼载荷的旋转天平。
背景技术
共轴双旋翼直升机是旋翼机的一种构型方式，在国内外该种构型已成功进行了型号定型，并得到了广泛应用。随着科技的发展，以共轴刚性为代表的新旋翼构型技术研究已成为国际各航空研究机构的重要研究目标。
旋翼性能试验研究一直是直升机研究中的重点和难点。旋翼性能的好坏将直接影响直升机的航程，载重等。旋翼测力试验台利用地面环境模拟直升机的飞行，通过动力系统、传动系统、主轴倾转系统、测力系统以及辅助系统的有机整合，得到旋翼在各种飞行状态下的性能，为直升机的设计提供有效的支撑。
单旋翼的测力试验主要通过旋翼天平和扭矩天平对旋翼的六力素和功率进行测量，其结构简单，准确性好。共轴双旋翼的测力由于引入了另外一根传动轴，用单旋翼测力的方法实现双旋翼的单独测力就变得尤为困难，既要保证双旋翼的力和功率单独测量，又要保证测量的准确性，这就要求两副旋翼轴在测量过程中不能干涉，同时旋翼试验要求试验台结构简单，阻力面积小，既可提高试验效率，又可提高试验的准确性。
旋转状态下的旋翼载荷测量，通过利用单旋翼框式天平的结构，致使试验台结构复杂，试验台迎风面积大，内轴悬臂长，安全性差等特点。
发明内容
本发明的目的：提供一种用于测试旋翼载荷的旋转天平，引入随同旋翼一起旋转的天平来测量共轴双旋翼上旋翼上的载荷，达到能测，可测和准确测量的目的，能够将旋翼产生的力进行正交分解，然后分别进行测量，从而得到旋翼所产生的力，该天平可以用来进行旋转状态下旋翼的研究。
本发明的技术方案：
第一方面，提供了一种用于测试旋翼载荷的旋转天平，包括：上测试单元1、下测试单元2，其中，上测试单元1和下测试单元2连接，上测试单元1上下两侧0度、90度、180度和270度位置设置有应变测试区6，下测试单元2外侧0度、90度、180度和270度位置设置有满足力正交分解的承力板11和测力板12。
可选地，下测试单元2外侧还设置有满足力正交分解的消扰板14，消扰板14设置在测力板12两侧。
可选地，还包括安全保护装置3，其中安全保护装置3通过螺栓分别与上测试单元1和下测试单元2连接。
可选地，上测试单元1还包括内环4、外环5，内环4和外环5通过应变测试区6连接。
可选地，上测试单元1和下测试单元2通过法兰7连接。
可选地，下测试单元2包括下测试单元上部8、下测试单元中部9、下测试单元下部10，在下测试单元上部8与下测试单元中部9之间沿下测试单元2外侧面在0度和180度位置设置有承力板11，在下测试单元上部8与下测试单元中部9之间沿下测试单元2外侧面在90度和270度位置设置有测力板12，下测试单元中部9与下测试单元下部10沿下测试单元2外侧面在0度和180度位置设置有测力板12，下测试单元中部9与下测试单元下部10沿下测试单元2外侧面在90度和270度位置设置有承力板11。
可选地，安全保护装置3包括上测试单元保护装置15和下测试单元保护装置16，上测试单元保护装置15通过螺栓与上测试单元1的外环连接且与内环间隔第一预定距离，下测试单元保护装置16通过螺栓与下测试单元2的下测试单元中部9连接且与下测试单元上部8和下测试单元下部10间隔第二预定距离。
可选地，第一预定距离为0.5mm至1mm。
可选地，第二预定距离为0.5mm至1mm。
本发明的有益效果：本发明的一种用于测试旋翼载荷的旋转天平，能够将旋翼产生的力进行正交分解，然后分别进行测量，从而得到旋翼所产生的力，
可以用来进行旋转状态下旋翼性能的研究。
附图说明
图1为根据本发明实施例的用于测试旋翼载荷的旋转天平结构图；
图2为根据本发明实施例的旋转天平的上测试单元的结构图；
图3为根据本发明实施例的旋转天平的下测试单元的结构图；
图4为根据本发明实施例的旋转天平的安全保护装置的安装结构图。
其中，1为上测试单元，2为下测试单元，3为安全保护装置，4为内环，5为外环，6为应变测试区，7为连接法兰，8为下测试单元上部，9为下测试单元中部，10为下测试单元下部，11为承力板，12为测力板，13为连接螺纹孔，14消扰板，15为上测试单元保护装置，16为下测试单元保护装置。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
一种用于测试旋翼载荷的旋转天平(见附图1)包括三个部分：上测试单元1、下测试单元2和安全保护装置3。
上测试单元1包括：内环4，外环5，应变测试区6，连接法兰7。
上测试单元1的材料为17-4PH，内环4与外环5之间的距离1mm，应变测试区6上下分布，上下层的距离142mm，上层4个按0度，90度，180度和270度方位均布，下层按0度，90度，180度和270度方位均布，上层应变测试区尺寸：长×宽×高＝18mm×20mm×5mm，下层的敏感区域尺寸：长×宽×高＝18mm×20mm×4mm；
下测试单元包括2：下测试单元上部8，下测试单元中部9，下测试单元下部10，承力板11，测力板12，连接螺纹孔13，消扰板14。
下测试单元2的材料为17-4PH，下测试单元上部8和下测试单元中部9的距离1mm，下测试单元上部8和下测试单元中部9通过承力板11、测力板12、和消扰板14整体连接，承力板11离0度-180度对称面142mm，厚2mm，宽75mm，高25mm，消扰板13离0度-180度对称面40mm和60mm处,厚度2mm，消扰板14侧为宽5mm,高25mm的么形孔，测力板12为反L型，一端与下测试单元上部8整体连接，一端下测试单元中部9整体连接。反L型的竖直方向的厚度4mm，反L型的水平方向的厚度尺寸0.5mm。
下测试单元中部9和下测试单元下部10的距离1mm，下测试单元中部9和下测试单元下部10通过承力板11、测力板12、和消扰板14整体连接，承力板11离90度-270度对称面142mm，厚2mm，宽75mm，高25mm，消扰板14离90度-270度对称面40mm和60mm处,厚度2mm，消扰板14侧为宽5mm,高25mm的么形孔，测力板12为反L型，一端与下测试单元中部9整体连接，一端下测试单元下部10整体连接。反L型的竖直方向的厚度4mm，反L型的水平方向的厚度尺寸0.5mm。
安全保护装置3包括：上测试单元保护装置15，上测试单元保护装置16。
上测试单元保护装置15设有安装M10螺栓的盲孔，与外环5连接的面留有1mm的台阶。
下测试单元保护装置16设有安装M6螺栓的盲孔，与下测试单元中部8连接的面留有1mm的台阶。
本发明的工作原理：
本发明的用于测试旋翼载荷的旋转天平的一端与旋转轴连接，一端与旋翼系统连接，旋翼系统产生的力传递到天平，天平通过力分解结构将旋翼产生的力进行正交分解，然后分别测量，得到旋翼系统所产生的六力素。
旋翼系统与天平通过上测试单元预留的螺纹孔连接，动力传动轴与天平通过下测试单元预留的螺纹孔连接，当动力传动轴带动天平和旋翼系统旋转后，旋翼系统将产生3个力和3个力矩，旋翼产生的竖直方向的力通过上测试单元的测试区6的所有应变单元共同测量，旋翼产生的阻力通过下测试单元的0度-180度的测量单元测量，旋翼产生的侧力通过下测试单元的90度-270度的测量单元测量，旋翼产生的滚转力矩通过上测试单元的应变测试区的0度-180度的测量单元测量，旋翼产生的俯仰力矩通过上测试单元的应变测试区的90度-270度的测量单元测量，满足旋翼运转所需的扭矩通过上测试单元的应变测试区的0度-180度或90度-270度均可进行测量。
该天平随着旋翼一起旋转，天平所测的力为桨毂坐标系的力，在试验时，为了得到机体坐标系下的力，需要将桨毂坐标系的力实时转化为机体坐标系下的力，与之配合方位角传感器对旋翼的实时位置进行测量，然后通过实时角度计算出机体坐标系下的力。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，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。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于测试旋翼载荷的旋转天平，其特征在于，包括：上测试单元(1)、下测试单元(2)，其中，上测试单元(1)和下测试单元(2)连接，上测试单元(1)上下两侧0度、90度、180度和270度位置设置有应变测试区(6)，上测试单元(1)还包括内环(4)、外环(5)，内环(4)和外环(5)通过应变测试区(6)连接，下测试单元(2)外侧0度、90度、180度和270度位置设置有满足力正交分解的承力板(11)和测力板(12)，下测试单元(2)包括下测试单元上部(8)、下测试单元中部(9)、下测试单元下部(10)，在下测试单元上部(8)与下测试单元中部(9)之间沿下测试单元(2)外侧面在0度和180度位置设置有承力板(11)，在下测试单元上部(8)与下测试单元中部(9)之间沿下测试单元(2)外侧面在90度和270度位置设置有测力板(12)，下测试单元中部(9)与下测试单元下部(10)沿下测试单元(2)外侧面在0度和180度位置设置有测力板(12)，下测试单元中部(9)与下测试单元下部(10)沿下测试单元(2)外侧面在90度和270度位置设置有承力板(11)。
2.根据权利要求1所述的旋转天平，其特征在于，下测试单元(2)外侧还设置有满足力正交分解的消扰板(14)，消扰板(14)设置在测力板(12)两侧。
3.根据权利要求1所述的旋转天平，其特征在于，还包括安全保护装置(3)，其中安全保护装置(3)通过螺栓分别与上测试单元(1)和下测试单元(2)连接。
4.根据权利要求1所述的旋转天平，其特征在于，上测试单元(1)和下测试单元(2)通过法兰(7)连接。
5.根据权利要求3所述的旋转天平，其特征在于，安全保护装置(3)包括上测试单元保护装置(15)和下测试单元保护装置(16)，上测试单元保护装置(15)通过螺栓与上测试单元(1)的外环连接且与内环间隔第一预定距离，下测试单元保护装置(16)通过螺栓与下测试单元(2)的下测试单元中部(9)连接且与下测试单元上部(8)和下测试单元下部(10)间隔第二预定距离。
6.根据权利要求5所述的旋转天平，其特征在于，第一预定距离为0.5mm至1mm。
7.根据权利要求5所述的旋转天平，其特征在于，第二预定距离为0.5mm至1mm。
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