CN110920932B - 一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于直升机结构疲劳设计、试飞技术领域，具体涉及一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法及装置。该方法包括:确定直升机的飞行状态；采集所述飞行状态下各个测量点的电压值，根据各个测量点处载荷与电压值的对应关系确定所述飞行状态下各个测量点的载荷；根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律；根据载荷分布规律、两个测量点的位置和载荷以及安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷；根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。该方法能够通过安装结构实测载荷评定直升机安定面安装结构的寿命。
Description
技术领域
本发明属于直升机结构疲劳设计、试飞技术领域，具体涉及一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法及装置。
背景技术
直升机安定面与机身安装结构，因处于复杂气动环境下，并受机体激励响应作用，结构同时承受高低周循环的复杂载荷。采用风洞吹风试验结果推导出的设计载荷仅能反映部分气动载荷，无法满足安定面安装结构的设计要求。
受结构形状、尺寸与测量手段影响，直升机安定面与机身安装结构通过间接测量方法获得结构载荷。目前仅在安定面单侧采用悬臂梁式载荷测量方法，该方法可以获得安定面实测载荷数据，但无法获得安装结构的实测载荷。因此，急需一种适用于直升机安定面安装结构的载荷测试及数据处理方法，以获得飞行中安装结构实测载荷并用于寿命评定工作。
发明内容
本发明的目的：提供一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法及装置，能够通过安装结构实测载荷评定直升机安定面安装结构的寿命。
本发明的技术方案：
第一方面，提供了一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法，包括：
确定直升机的飞行状态；
采集所述飞行状态下各个测量点的电压值，根据各个测量点处载荷与电压值的对应关系确定所述飞行状态下各个测量点的载荷；
提取所述飞行状态下各个测量点的载荷中的动态载荷；
根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律；
根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷；
根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。
可选地，还包括：
确定直升机安定面的测量点；
对各个测量点施加载荷；
采集各个测量点在所述载荷下的电压值，根据各个测量点的载荷和电压值得出各个测量点处载荷与电压值的对应关系。
可选地，根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律，具体包括：
计算各个测量点的动态载荷的当量值；
根据各个测量点的动态载荷的当量值确定直升机安定面的载荷分布规律。
可选地，根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷，具体过程：
根据直升机安定面的载荷分布规律和主测量点的载荷及位置确定直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩；
根据直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩以及直升机安定面安装结构的两个安装点之间的距离确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷。
可选地，根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱，具体包括：对安装点的载荷进行雨流计数处理获得安装点的各个载荷量级及其出现的次数，得到直升机安定面安装结构的载荷谱。
可选地，计算各个测量点的动态载荷的当量值，具体包括：
根据直升机安定面结构特点将测量点分为主测量点与辅助测量点；
主测量点的动态载荷当量值为1，辅助测量点的动态载荷除以主测量点的动态载荷为相应的动态载荷当量值。
第二方面，提供了一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的装置，包括：
飞行状态模块，用于确定直升机的飞行状态；
测量点载荷确定模块，用于采集所述飞行状态下各个测量点的电压值，根据各个测量点处载荷与电压值的对应关系确定所述飞行状态下各个测量点的载荷；
动态载荷提取模块，用于提取所述飞行状态下各个测量点的载荷中的动态载荷；
载荷分布规律确定模块，用于根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律；
安装点载荷确定模块，用于根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷；
载荷谱确定模块，用于根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。
可选地，载荷分布规律确定模块具体用于：
计算各个测量点的动态载荷的当量值；
根据各个测量点的动态载荷的当量值确定直升机安定面的载荷分布规律
可选地，安装点载荷确定模块，具体用于：
根据直升机安定面的载荷分布规律和主测量点的载荷及位置确定直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩；
根据直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩以及直升机安定面安装结构的两个安装点之间的距离确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷。
本发明的有益效果：本发明的定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法及装置，通过处理安定面两侧飞行载荷数据，有效获取安装点飞行载荷，用于安定面安装结构疲劳强度分析工作，避免因设计载荷小于实际载荷而导致安定面结构设计不足。
附图说明
图1为根据本发明实施例的确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的某安定面载荷测量点示意图；
图3为根据本发明实施例的某安定面弯矩动载当量值沿展向分布示意图。
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。
本发明的确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法，包括：确定直升机的飞行状态；采集所述飞行状态下各个测量点的电压值，根据各个测量点处载荷与电压值的对应关系确定所述飞行状态下各个测量点的载荷；提取所述飞行状态下各个测量点的载荷中的动态载荷；根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律；根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷；根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。
可选地，还包括：确定直升机安定面的测量点；对各个测量点施加载荷；采集各个测量点在所述载荷下的电压值，根据各个测量点的载荷和电压值得出各个测量点处载荷与电压值的对应关系。
可选地，根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律，具体包括：计算各个测量点的动态载荷的当量值；根据各个测量点的动态载荷的当量值确定直升机安定面的载荷分布规律。
可选地，根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷，具体过程：根据直升机安定面的载荷分布规律和主测量点的载荷及位置确定直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩；根据直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩以及直升机安定面安装结构的两个安装点之间的距离确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷。
可选地，根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱，具体包括：对安装点的载荷进行雨流计数处理获得安装点的各个载荷量级及其出现的次数，得到直升机安定面安装结构的载荷谱。
可选地，计算各个测量点的动态载荷的当量值，具体包括：根据直升机安定面结构特点将测量点分为主测量点与辅助测量点；主测量点的动态载荷当量值为1，辅助测量点的动态载荷除以主测量点的动态载荷为相应的动态载荷当量值。
本发明的确定直升机安定面安装结构的载荷谱的装置，包括：飞行状态模块，用于确定直升机的飞行状态；测量点载荷确定模块，用于采集所述飞行状态下各个测量点的电压值，根据各个测量点处载荷与电压值的对应关系确定所述飞行状态下各个测量点的载荷；动态载荷提取模块，用于提取所述飞行状态下各个测量点的载荷中的动态载荷；载荷分布规律确定模块，用于根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律；安装点载荷确定模块，用于根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷；载荷谱确定模块，用于根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。
可选地，载荷分布规律确定模块具体用于：计算各个测量点的动态载荷的当量值；根据各个测量点的动态载荷的当量值确定直升机安定面的载荷分布规律。
可选地，安装点载荷确定模块，具体用于：根据直升机安定面的载荷分布规律和主测量点的载荷及位置确定直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩；根据直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩以及直升机安定面安装结构的两个安装点之间的距离确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷。
实施例：
一种直升机安定面安装结构的载荷谱的方法，根据直升机的飞行状态和直升机安定面的测量点的载荷，得到直升机安定面安装结构的安装点的载荷谱，其步骤如下：
[1]确定直升机的飞行状态；根据直升机使用要求确定直升机的飞行状态；
[2]确定测量点载荷：确定直升机安定面的测量点，对各个测量点施加载荷，采集各个测量点在所述载荷下的电压值，获得各个测量点处载荷和电压值的对应关系M＝K(V-V0)+M0，式中M表示测量点载荷，K表示标定系数，V表示测量点电压值值，下标0表示初始值。
采集飞行状态下的各个测量点的电压值，根据所述对应关系确定各个测量点的载荷；
[3]提取动态载荷：所述飞行状态下的各个测量点的载荷中的动态载荷；
[4]确定直升机安定面的载荷分布规律：根据直升机安定面结构特点将测量点分为主测量点与辅助测量点。主测量点的动态载荷当量值为1，辅助测量点的动态载荷除以主测量点的动态载荷为相应的动态载荷当量值；绘制各个测量点在所述飞行工况下的当量值曲线，按工程化并保守原则确定直升机安定面的载荷分布规律曲线，见附图3。
直升机安定面的载荷分布规律曲线：
qle(x)＝f(Mle)
qri(x)＝f(Mri)
公式中，x为直升机安定面位置，qle(X)、qri(x)为直升机安定面两侧的载荷分布规律曲线拟合方程，Mle、Mri为直升机安定面两侧的主测量点载荷。
[5]确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷：根据上述直升机安定面的载荷分布规律曲线，确定直升机安定面中心载荷与弯矩；
中心载荷：
F0-∫(qle(x) qri(x))dx
中心弯矩：
M0＝∫(qle(x)-qri(x))xdx
根据直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩以及直升机安定面安装结构的两个安装点之间的距离确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷。
公式中Fle、Fri为直升机安定面安装结构的安装点的载荷，b为直升机安定面安装结构的安装点距离。
[6]根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱：采用雨流计数对安装点的载荷时域数据获得一系列动态载荷及其出现次数，上述获得的动态载荷Fle_i、Fri_i及其出现次数nlei、nrii与直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。
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)
1.一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的方法，其特征在于，包括：
确定直升机的飞行状态；
采集所述飞行状态下各个测量点的电压值，根据各个测量点处载荷与电压值的对应关系确定所述飞行状态下各个测量点的载荷；
提取所述飞行状态下各个测量点的载荷中的动态载荷；
根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律；
根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷；
根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
确定直升机安定面的测量点；
对各个测量点施加载荷；
采集各个测量点在所述载荷下的电压值，根据各个测量点的载荷和电压值得出各个测量点处载荷与电压值的对应关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律，具体包括：
计算各个测量点的动态载荷的当量值；
根据各个测量点的动态载荷的当量值确定直升机安定面的载荷分布规律。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷，具体过程：
根据直升机安定面的载荷分布规律和主测量点的载荷及位置确定直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩；
根据直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩以及直升机安定面安装结构的两个安装点之间的距离确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱，具体包括：对安装点的载荷进行雨流计数处理获得安装点的各个载荷量级及其出现的次数，得到直升机安定面安装结构的载荷谱。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算各个测量点的动态载荷的当量值，具体包括：
根据直升机安定面结构特点将测量点分为主测量点与辅助测量点；
主测量点的动态载荷当量值为1，辅助测量点的动态载荷除以主测量点的动态载荷为相应的动态载荷当量值。
7.一种确定直升机安定面安装结构的载荷谱的装置，其特征在于，包括：
飞行状态模块，用于确定直升机的飞行状态；
测量点载荷确定模块，用于采集所述飞行状态下各个测量点的电压值，根据各个测量点处载荷与电压值的对应关系确定所述飞行状态下各个测量点的载荷；
动态载荷提取模块，用于提取所述飞行状态下各个测量点的载荷中的动态载荷；
载荷分布规律确定模块，用于根据直升机安定面的测量点和直升机的飞行状态下各个测量点的动态载荷确定直升机安定面的载荷分布规律；
安装点载荷确定模块，用于根据直升机安定面的载荷分布规律、直升机安定面的两个测量点的位置和载荷以及直升机安定面安装结构的安装点的位置，确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷；
载荷谱确定模块，用于根据安装点的载荷和直升机的飞行状态确定直升机安定面安装结构的载荷谱。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，载荷分布规律确定模块具体用于：
计算各个测量点的动态载荷的当量值；
根据各个测量点的动态载荷的当量值确定直升机安定面的载荷分布规律。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，安装点载荷确定模块，具体用于：
根据直升机安定面的载荷分布规律和主测量点的载荷及位置确定直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩；
根据直升机安定面安装结构的中心点的载荷和弯矩以及直升机安定面安装结构的两个安装点之间的距离确定直升机安定面安装结构的安装点的载荷。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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