CN110844110B - 一种确定桨叶运动参数的相位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属直升机模型旋翼试验技术领域，涉及一种确定桨叶运动参数的相位的方法。该方法包括：在第一预定转速下采集总距和相应总距下N个桨叶相位处的桨叶运动参数，其中N为大于10的整数；对相应总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数求平均得到平均桨叶运动参数；根据平均桨叶运动参数，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值；采集目标转速下的总距；根据所述差值和所述目标转速下的总距，确定桨叶运动参数的相位。

Description

一种确定桨叶运动参数的相位的方法
技术领域
本发明属直升机模型旋翼试验技术领域，涉及一种确定桨叶运动参数的相位的方法。
背景技术
旋翼桨叶为柔软的细长结构，旋转时处于复杂的不对称周期性气流环境和离心力场中，会产生复杂的挥舞角、摆振角和扭转角变化，称之为桨叶运动参数。桨叶运动参数是旋翼性能重要参数，准确测量该参数能够为确定桨叶动力学特性、验证桨叶动力学计算软件以及改进旋翼结构设计提供重要依据，目前国内外开始采用立体模态识别方法对桨叶运动参数进行测量，需要获取不同相位的桨叶运动参数，因此如何准确控制桨叶运动参数测量相位，使得不同总距状态下测得的是同一相位具有可比性的数据，成为了桨叶运动参数测量中一个重要问题。
发明内容
本发明的目的：提供一种桨叶运动参数测量相位精确控制方法，同步触发采集转速和旋翼系统总距及桨叶运动数据，桨叶运动数据进行同相位平均，计算出不同总距的初始相位偏差值，从而计算出不同转速和总距下的具体触发相位。
本发明的技术方案：
第一方面，提供一种确定桨叶运动参数的相位的方法，包括：
在第一预定转速下采集总距和相应总距下N个桨叶相位处的桨叶运动参数，其中N为大于10的整数；
对相应总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数求平均得到平均桨叶运动参数；
根据平均桨叶运动参数，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值；
采集目标转速下的总距；
根据所述差值和所述目标转速下的总距，确定桨叶运动参数的相位。
可选地，根据平均桨叶运动参数，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值，具体包括：
利用平均桨叶运动参数根据圆回归方法计算桨毂中心；利用桨毂中心和相应总距下不同桨叶相位处的桨叶运动参数，对桨毂中心和相应总距下各个桨叶相位处的桨叶运动参数线性拟合得出不同总距下不同桨叶相位处桨叶运动参数的相位；计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值。
可选地，根据所述差值、所述目标转速以及所述目标转速下的总距，确定桨叶运动参数的相位，具体包括：
设置目标初始相位Ф0；
将目标转速乘以六十然后取倒数得到每1度相位对应的时间t0；
将所述差值乘以所述时间t0得到校正相位Ф1；
用360度除以桨叶相位个数N，得到倍频间隔相位Фn；
利用校正相位Ф0和倍频间隔相位Фn，计算第K个桨叶相位处桨叶运动参数的相位Ф，其中Ф＝Ф0+Ф1+KФn。
可选地，所述第一预定转速小于100转/分。
可选地，桨叶运动参数包括：挥舞角、摆振角和扭转角。
可选地，采集总距和相应总距下N个桨叶相位处的桨叶运动参数，具体包括：说采集的相应总距下相应桨叶相位处的桨叶运动参数的个数大于100。
可选地，所述N个桨叶相位为绕桨毂中心旋转的均匀分布相位。
可选地，目标转速大于第一转速。
本发明的有益效果：本发明的桨叶运动参数测量相位精确控制方法，通过同步采集转速方位信号、操纵系统总距信号和桨叶运动数据进行整周期平均，提取出不同总距下对应的触发信号相位偏差，换算成不同转速下所需的时间偏差，从而计算出不同转速和总距下的具体触发相位，能够消除桨叶总距变化和转速变化造成的相位触发不精确，具有触发相位准确、高效、适应性好的优点。
附图说明
图1为根据本发明实施例的确定桨叶运动参数的相位的方法的流程图。
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。
下面对本发明做进一步详细说明。
(1)选择一片桨叶喷涂识别标记点
第1步，选择一片桨叶(假设为第1号桨叶)，在其0.25R-0.98R(R是旋翼半径，单位为米)区域的1/4弦线上均匀喷涂X个圆形标记点；
(2)在第一预定转速下采集总距和相应总距下N个桨叶相位处的桨叶运动参数
第1步，将桨叶运动测量相机平行布置于桨盘下方，相机视场覆盖桨盘；
第2步，在第1号桨叶根部0.2R位置粘贴长方形反光片，径向长度100mm，展向长度40mm，在反光片中心正下方布置1个光电转速传感器,用于采集每一圈的触发信号。
第3步，在操纵系统作动器安装位移传感器，标定作动器位移对应的旋翼总距。
第4步，根据转速N0(N0的单位为转/秒)，设置采样率Sm＝Np*18，选择不同总距θ，然后待试验状态稳定后同步采集不少于Tn＝1800/Np秒的转速和桨叶运动数据，即至少采集100圈的数据，同时要求试验时操纵总距在±0.1度范围以内，不同桨叶桨尖差不大于15mm。
(3)对相应总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数求平均得到平均桨叶运动参数
同相位平均步骤如下：
第1步，以转速任意一个脉冲上升沿为起点，提取相同延时,100张桨叶运动数据；
第2步，然后通过立体模态识别方法计算出桨叶上标记点空间坐标；
第3步，将提取出的相同延时的100张对应点的桨叶运动数据进行平均，得出不同总距时1/4弦线的位置。
(4)根据平均桨叶运动参数，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值
第1步，通过平均后的桨叶运动数据计算桨毂中心；
第2步，利用桨毂中心和相应总距下不同桨叶相位处的桨叶运动参数，对桨毂中心和相应总距下各个桨叶相位处的桨叶运动参数线性拟合得出不同总距下不同桨叶相位处桨叶运动参数的相位；
第3步，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值。
(5)采集目标转速下的总距并根据所述差值和所述目标转速下的总距，确定桨叶运动参数的相位
设置目标初始相位Ф0；
将目标转速乘以六十然后取倒数得到每1度相位对应的时间t0；
将所述差值乘以所述时间t0得到校正相位Ф1；
用360度除以桨叶相位个数N，得到倍频间隔相位Фn；
利用校正相位Ф0和倍频间隔相位Фn，计算第K个桨叶相位处桨叶运动参数的相位Ф，其中Ф＝Ф0+Ф1+KФn。
实施例：
(1)选择一片桨叶喷涂识别标记点
第1步，选择一片桨叶(假设为第1号桨叶)，在其0.25R-0.98R(R是旋翼半径，单位为米)区域的1/4弦线上均匀喷涂18个圆形标记点。
(2)在第一预定转速下采集总距和相应总距下N个桨叶相位处的桨叶运动参数
第1步，将桨叶运动测量相机平行布置于桨盘下方，相机视场覆盖桨盘，桨盘平面视场直径4500mm
第2步，在第1号桨叶根部0.2R位置粘贴长方形反光片，径向长度100mm，展向长度40mm，在反光片中心正下方布置1个光电转速传感器,用于采集每一圈的触发信号。
第3步，在操纵系统作动器安装位移传感器，标定作动器位移对应的旋翼总距。
第4步，根据转速50(转/分)，设置采样率Sm＝15，选择总距0°、2°、4°、6°、8°，然后待试验状态稳定后同步采集不少于Tn＝50秒的转速和桨叶运动数据，同时要求试验时操纵总距在±0.1度范围以内，不同桨叶桨尖差不大于15mm。
(3)对相应总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数求平均得到平均桨叶运动参数
同相位平均步骤如下：
第1步，以转速任意一个脉冲上升沿为起点，提取相同延时的150张桨叶运动数据；
第2步，然后通过立体模态识别方法计算出桨叶上标记点空间坐标；
第3步，将提取出的相同延时的100张对应点的桨叶运动数据进行平均，得出不同总距时1/4弦线的位置。
(4)根据平均桨叶运动参数，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值
利用平均桨叶运动参数根据圆回归方法计算桨毂中心；
利用桨毂中心和2°、4°、6°、8°总距下不同桨叶相位处的桨叶运动参数，对桨毂中心和2°、4°、6°、8°下各个桨叶相位处的桨叶运动参数线性拟合得出不同总距下不同桨叶相位处桨叶运动参数的相位；计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的0.4°、0.8°、1.5°、2.4°
(5)采集目标转速下的总距并根据所述差值和所述目标转速下的总距，确定桨叶运动参数的相位
设置目标初始相位20度；
将目标转速600(转/分)乘以六十然后取倒数得到每1度相位对应的时间t0＝0.00028s；
将所述差值乘以所述时间t0得到校正相位Ф1；
用360度除以桨叶相位个数20，得到倍频间隔相位Фn；
利用校正相位Ф0和倍频间隔相位Фn，计算第K个桨叶相位处桨叶运动参数的相位Ф，其中Ф＝20+Ф1+KФn。
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)

1.一种确定桨叶运动参数的相位的方法，其特征在于，包括：
在第一预定转速下采集总距和相应总距下N个桨叶相位处的桨叶运动参数，其中N为大于10的整数；
对相应总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数求平均得到平均桨叶运动参数；
根据平均桨叶运动参数，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值；
采集目标转速下的总距；
根据所述差值和所述目标转速下的总距，确定桨叶运动参数的相位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据平均桨叶运动参数，计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值，具体包括：
利用平均桨叶运动参数根据圆回归方法计算桨毂中心；利用桨毂中心和相应总距下不同桨叶相位处的桨叶运动参数，对桨毂中心和相应总距下各个桨叶相位处的桨叶运动参数线性拟合得出不同总距下不同桨叶相位处桨叶运动参数的相位；计算不同总距下N个桨叶相位处桨叶运动参数的相位与零度总距下相应桨叶相位处桨叶运动参数的相位的差值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预定转速小于100转/分。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，桨叶运动参数包括：挥舞角、摆振角和扭转角。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集总距和相应总距下N个桨叶相位处的桨叶运动参数，具体包括：所采集的相应总距下相应桨叶相位处的桨叶运动参数的个数大于100。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N个桨叶相位为绕桨毂中心旋转的均匀分布相位。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，目标转速大于第一转速。
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