CN110895184A - 用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统 - Google Patents

用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于直升机振动主动控制技术领域，公开了一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，包括：试验台架、垂向加载装置、旋翼转速模拟装置；所述垂向加载装置固定在所述试验台架上；所述旋翼转速模拟装置固定在所述试验台架上；其中，垂向加载装置用于模拟直升机在垂直方向的振动载荷；旋翼转速模拟装置用于模拟直升机主旋翼转速，为振动主动控制算法的验证及探究提供了很多好的试验环境，为直升机振动主动控制系统地面试验提供飞行振动环境。

Description

用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统
技术领域
本发明属于直升机振动主动控制技术领域，尤其涉及一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统。
背景技术
直升机振动主动控制系统地面试验主要用于验证振动主动控制系统对直升机驾驶舱和客舱部分典型位置的减振效果、减振算法的鲁棒性和适应性以及研制各阶段的科研试验。地面试验环境与真实直升机环境相似，这也是直升机振动主动控制系统地面试验的准确性和成败关键。
在直升机振动主动控制系统地面试验环境搭建问题上，国内外大都停留在采用理论研究方法，进行直升机振动主动控制系统地面试验环境模拟。直升机舱内典型位置飞行振动环境模拟在现阶段主要是通过人工模拟各种飞行工况方法实现。
发明内容
针对上述背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，为振动主动控制算法的验证及探究提供了很多好的试验环境，为直升机振动主动控制系统地面试验提供飞行振动环境，对直升机振动主动控制系统设计指导方向。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，所述系统包括：试验台架、垂向加载装置、旋翼转速模拟装置；
所述垂向加载装置固定在所述试验台架上；
所述旋翼转速模拟装置固定在所述试验台架上；
其中，垂向加载装置用于模拟直升机在垂直方向的振动载荷；
旋翼转速模拟装置用于模拟直升机主旋翼转速。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)试验台架包含试验支撑结构、底部支撑梁和配重质量块；
其中，底部支撑梁用于调节试验支撑结构的局部刚度；
配重质量块用于调节试验支撑结构的局部振动响应。
(2)所述试验支撑结构包括：试验平台、支柱、橡胶隔振器；
所述试验平台、支柱、橡胶隔振器通过螺杆连接，橡胶隔振器通过螺栓固定在地轨上；
所述支柱用于向试验台架提供侧向、垂向刚度，防止螺杆失稳，所述螺杆位于支柱内部。
(3)所述垂向加载装置由电磁式激振器和伺服控制器构成，该电磁式激振器和伺服控制器通过螺栓安装于试验平台中部。
(4)外部信号发生器的信号输出端与伺服控制器的信号输入端连接，伺服控制器的控制输出端与电磁式激振器的控制输入端连接；
所述外部信号发生器产生模拟信号，伺服控制器将模拟信号转换为电压信号并发送给电磁式激振器。
(5)外部信号发生器产生直升机主旋翼一阶通过频率为NΩ的正弦信号，其中N为桨叶片数，Ω为旋翼转速；
伺服控制器将所述正弦信号转换为电压信号并发送给电磁式激振器，使电磁式激振器产生垂直方向的激振力，模拟直升机在垂直方向的振动载荷。
(6)所述旋翼转速模拟装置包括：直流电机、转盘、转速传感器、转速传感器高度调节结构；
所述转速传感器高度调节结构用于调节转速传感器的高度，还用于支撑转盘和直流电机。
(7)所述转盘由直流电机驱动，使转盘转速为直升机主旋翼转速Ω，通过调节转速传感器高度，使转速传感器输出预设的转速信号。
(8)所述系统还包括作动器和振动主动控制器；
所述转速传感器的信号输出端和振动传感器的信号输出端分别与振动主动控制器的信号输入端连接；
振动主动控制器的信号输出端与作动器的信号输入端连接；
作动器用于输出作动力，作为直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统的减振设备。
本发明实施例提供的直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统及方法的实现，可用于振动主动控制系统全生命周期的试验以及验收试验，同时振动实验室环境可以用于目前国内所有构型的直升机舱内垂向飞行振动环境模拟，为振动主动控制算法的验证及探究提供了很多好的试验环境，为直升机振动主动控制系统地面试验提供飞行振动环境，对直升机振动主动控制系统设计指导方向。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种试验台架的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的试验支撑结构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的旋翼转速模拟装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统试验步骤的流程示意图；
其中，1为底部支撑梁2为试验支撑结构，3为试验平台，4为支柱，5为橡胶隔振器，6为螺杆，7为直流电机，8为转盘9为转速传感器，10为转速传感器高度调节结构。
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。
本发明实施例提供一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，该试验系统提供垂向激励模拟功能以及垂向减振效率验证功能，主要包括：试验台架、垂向加载装置、旋翼转速模拟装置。
所述垂向加载装置固定在所述试验台架上；
所述旋翼转速模拟装置固定在所述试验台架上；
其中，垂向加载装置用于模拟直升机在垂直方向的振动载荷；
旋翼转速模拟装置用于模拟直升机主旋翼转速。
具体的，如图1所示，所述试验台架包含底部支撑梁1、试验支撑结构2和配重质量块；
其中，底部支撑梁用于调节试验支撑结构的局部刚度；
配重质量块用于调节试验支撑结构的局部振动响应。
具体的，如图2所示，所述试验支撑结构包括：试验平台3、支柱4、橡胶隔振器5；
所述试验平台、支柱、橡胶隔振器通过螺杆6连接，橡胶隔振器通过螺栓固定在地轨上；
所述支柱4用于向试验台架提供侧向、垂向刚度，防止螺杆失稳，所述螺杆位于支柱内部。
进一步的所述垂向加载装置由电磁式激振器和伺服控制器构成，该电磁式激振器和伺服控制器通过螺栓安装于试验平台中部。
外部信号发生器的信号输出端与伺服控制器的信号输入端连接，伺服控制器的控制输出端与电磁式激振器的控制输入端连接；
所述外部信号发生器产生模拟信号，伺服控制器将模拟信号转换为电压信号并发送给电磁式激振器。
外部信号发生器产生直升机主旋翼一阶通过频率为NΩ的正弦信号，其中N为桨叶片数，Ω为旋翼转速；
伺服控制器将所述正弦信号转换为电压信号并发送给电磁式激振器，使电磁式激振器产生垂直方向的激振力，模拟直升机在垂直方向的振动载荷。
具体的，如图3所示，所述旋翼转速模拟装置包括：直流电机7、转盘8、转速传感器9、转速传感器高度调节结构10；
所述转速传感器高度调节结构10用于调节转速传感器9的高度，还用于支撑转盘8和直流电机7。
所述转盘由直流电机驱动，使转盘转速为直升机主旋翼转速Ω，通过调节转速传感器高度，使转速传感器输出预设的转速信号。
所述系统还包括作动器和振动主动控制器；
所述转速传感器的信号输出端和振动传感器的信号输出端分别与振动主动控制器的信号输入端连接；
振动主动控制器的信号输出端与作动器的信号输入端连接；
作动器用于输出作动力，作为直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统的减振设备。
如图4所示，本发明实施例提供一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统试验步骤，包括：
建立联试台架的有限元模型；
在有限元模型基础上，选择作动器和振动传感器最优安装位置；
根据优选结果在适宜位置安装作动器、振动传感器，并在振动传感器相近位置安装振动评价传感器，振动传感器的信号输出端与作动器的信号输入端连接；
打开旋翼转速模拟系统，使振动主动控制器获得模拟的旋翼转速信号；
打开垂向激励系统，使试验台架获得初始振动响应g0；
试验过程中，根据试验台架的振动响应情况，适当增减试验台架底部的支撑梁及配重质量块位置；
待振动主动控制系统运行稳定后，读取此时评价传感器的振动响应g；
最后，可以计算得到综合减振效率为：
Figure BDA0002302703300000061
其中，n为振动传感器的总个数，gi 0为第i个振动传感器的初始振动响应，gi为第i个振动传感器的振动响应。
本发明实施例提供的直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统及方法的实现，可用于振动主动控制系统全生命周期的试验以及验收试验，同时振动实验室环境可以用于目前国内所有构型的直升机舱内垂向飞行振动环境模拟，为振动主动控制算法的验证及探究提供了很多好的试验环境，为直升机振动主动控制系统地面试验提供飞行振动环境，对直升机振动主动控制系统设计指导方向。
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 (9)

1.一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，所述系统包括：试验台架、垂向加载装置、旋翼转速模拟装置；
所述垂向加载装置固定在所述试验台架上；
所述旋翼转速模拟装置固定在所述试验台架上；
其中，垂向加载装置用于模拟直升机在垂直方向的振动载荷；
旋翼转速模拟装置用于模拟直升机主旋翼转速。
2.根据权利要求1所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，试验台架包含试验支撑结构、底部支撑梁和配重质量块；
其中，底部支撑梁用于调节试验支撑结构的局部刚度；
配重质量块用于调节试验支撑结构的局部振动响应。
3.根据权利要求2所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，所述试验支撑结构包括：试验平台、支柱、橡胶隔振器；
所述试验平台、支柱、橡胶隔振器通过螺杆连接，橡胶隔振器通过螺栓固定在地轨上；
所述支柱用于向试验台架提供侧向、垂向刚度，防止螺杆失稳，所述螺杆位于支柱内部。
4.根据权利要求2所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，所述垂向加载装置由电磁式激振器和伺服控制器构成，该电磁式激振器和伺服控制器通过螺栓安装于试验平台中部。
5.根据权利要求4所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，
外部信号发生器的信号输出端与伺服控制器的信号输入端连接，伺服控制器的控制输出端与电磁式激振器的控制输入端连接；
所述外部信号发生器产生模拟信号，伺服控制器将模拟信号转换为电压信号并发送给电磁式激振器。
6.根据权利要求5所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，
外部信号发生器产生直升机主旋翼一阶通过频率为NΩ的正弦信号，其中N为桨叶片数，Ω为旋翼转速；
伺服控制器将所述正弦信号转换为电压信号并发送给电磁式激振器，使电磁式激振器产生垂直方向的激振力，模拟直升机在垂直方向的振动载荷。
7.根据权利要求1所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，所述旋翼转速模拟装置包括：直流电机、转盘、转速传感器、转速传感器高度调节结构；
所述转速传感器高度调节结构用于调节转速传感器的高度，还用于支撑转盘和直流电机。
8.根据权利要求7所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，其特征在于，
所述转盘由直流电机驱动，使转盘转速为直升机主旋翼转速Ω，通过调节转速传感器高度，使转速传感器输出预设的转速信号。
9.根据权利要求1所述的一种用于直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统，所述系统还包括作动器和振动主动控制器；
所述转速传感器的信号输出端和振动传感器的信号输出端分别与振动主动控制器的信号输入端连接；
振动主动控制器的信号输出端与作动器的信号输入端连接；
作动器用于输出作动力，作为直升机振动主动控制系统单向减振效率地面试验系统的减振设备。
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