CN112326164A - 一种共轴正反转双旋翼振源分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共轴正反转双旋翼振源分离方法，包含以下步骤：第一步：在共轴正反转双旋翼的主减速器上端面安装第一振动传感器和第二振动传感器；第二步：将光电转速传感器和光电转速传感器专用反光纸配置在能测量到共轴正反转双旋翼的转速的位置上；第三步：通过光电转速传感器、第一振动传感器和第二振动传感器进行时序同步采集共轴正反转双旋翼的转速和振动数据；第四步：通过传感器数据方程组获得上层旋翼的振动幅值、上层旋翼的相位、下层旋翼的振动幅值、下层旋翼的相位。本发明便于后续共轴双旋翼系统的精准动平衡调整工作。

Description

一种共轴正反转双旋翼振源分离方法

技术领域

本发明属于航空测试技术，涉及一种共轴正反转双旋翼系统振源分离方法，用于确定共轴正反转双旋翼系统中的上下两层旋翼的振动幅值和相位。

背景技术

单层旋翼高速旋转时，振动的不平衡会产生离心力，在该离心力的作用下，直升机会呈现“筛状”抖动。共轴正反转双旋翼系统上下两层旋翼转速相同，旋转方向相反，相对于单旋翼增加了一个激振源，两个同频率反方向的振源耦合，合成了更复杂的振动信号，使直升机机体振动更加难以预测，影响飞行安全，也为共轴正反转双旋翼直升机旋翼平衡的精准调整带来极大地困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共轴正反转双旋翼振源分离的方法。该分离方法可从共轴正反转双旋翼系统振动信号中分离提取出上旋翼和下旋翼振动信号，进而确定上下两层旋翼振动幅值和相位，便于后续共轴正反转双旋翼系统的精准平衡调整工作。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种共轴正反转双旋翼振源分离方法，包含以下步骤：

第一步：在共轴正反转双旋翼的主减速器上端面安装第一振动传感器和第二振动传感器；

第二步：将光电转速传感器和光电转速传感器专用反光纸配置在能测量到共轴正反转双旋翼的转速的位置上；

第三步：通过光电转速传感器、第一振动传感器和第二振动传感器进行时序同步采集共轴正反转双旋翼的转速和振动数据；

第四步：通过求解下述方程组，获得上层旋翼的振动幅值a₁、上层旋翼的相位θ₁、下层旋翼的振动幅值b₁、下层旋翼的相位φ₁：

其中：幅值A1和相位Ψ1由第一振动传感器测量，幅值A2和相位Ψ2由第二振动传感器测量，w旋转角速度由光电转速传感器测量，θ₁为上层旋翼初始相位；

为下旋翼初始相位。

本发明的有益效果在于：该共轴正反转双旋翼振源分离方法可从共轴正反转双旋翼振动信号中分离提取出上层旋翼和下层旋翼的振动信号，进而确定上下两层旋翼振动幅值和相位，便于后续共轴正反转双旋翼系统的精准动平衡调整工作。

附图说明

图1为振动测量传感器的布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明通过分析共轴正反转双旋翼系统的上下层旋翼引起的振动通过桨毂和机体的耦合传递路径，选取振动传感器和转速传感器的安装位置，传感器夹角可为任意角度。最后结合两个振动传感器测量振动结果和数学模型，实现共轴正反转双旋翼系统上下两层振动信号的分离，分别得到上层和下层旋翼的振动幅值和相位。主要包含以下步骤：

第一步：在共轴正反转双旋翼的主减速器上端面安装第一振动传感器和第二振动传感器，第一振动传感器和第二振动传感器之间的夹角可为任意角度，参见图1所示，此处以90°为例；

第二步：将光电转速传感器和光电转速传感器专用反光纸配置在能测量到共轴正反转双旋翼的转速的位置上；

第三步：通过光电转速传感器、第一振动传感器和第二振动传感器进行时序同步采集共轴正反转双旋翼的转速和振动数据。对采集的数据进行处理，得到第一振动传感器测量的幅值A1和相位Ψ1、第二振动传感器测量的幅值A2和相位Ψ2；

第四步：假设上旋翼不平衡在第一振动传感器处引起的振动信号为：

x₁₁＝a₁×sin(wt+θ₁)

其中，a₁为上旋翼振幅，w为旋转角速度，θ₁为上旋翼初始相位；

假设下旋翼不平衡在第一振动传感器处引起的振动信号为：

其中，b₁为下旋翼振幅，w为旋转角速度，

为下旋翼初始相位。则振动传感器1测量到的共轴正反转双旋翼系统振动信号为：

公式推导：

此处：

假设上旋翼按顺时针方向旋转，同样的上旋翼不平衡在振动传感器2处引起的振动信号为：

假设下旋翼按逆时钟方向旋转，同样的下旋翼不平衡在振动传感器2处引起的振动信号为：

则振动传感器2测量到的振动信号为：

公式推导：

此处

结合公式(1)、(2)和第三步的两个振动传感器的测量结果，建立了四个方程：

通过求解上述方程组，最终求得上层旋翼的振动幅值a₁、上层旋翼的相位θ₁、下层旋翼的振动幅值b₁、下层旋翼的相位φ₁。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种共轴正反转双旋翼振源分离方法，其特征在于包含以下步骤：

第一步：在共轴正反转双旋翼的主减速器上端面安装第一振动传感器和第二振动传感器；

第二步：将光电转速传感器和光电转速传感器专用反光纸配置在能测量到共轴正反转双旋翼的转速的位置上；

第三步：通过光电转速传感器、第一振动传感器和第二振动传感器进行时序同步采集共轴正反转双旋翼的转速和振动数据；

第四步：通过求解下述方程组，获得上层旋翼的振动幅值a₁、上层旋翼的相位θ₁、下层旋翼的振动幅值b₁、下层旋翼的相位φ₁：

其中：幅值A1和相位Ψ1由第一振动传感器测量，幅值A2和相位Ψ2由第二振动传感器测量，w旋转角速度由光电转速传感器测量，θ₁为上层旋翼初始相位；

为下旋翼初始相位。

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