CN112407323B - 一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于旋翼试验技术领域，公开了一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置及方法，包括：摆振角测量组件和挥舞角测量组件；所述摆振角测量组件连接在摆振阻尼器上，用于测量桨根摆振角，其中，所述摆振阻尼器连接在桨根摆振铰上；所述挥舞角测量组件连接在桨根挥舞铰上，用于测量桨根挥舞角。可通过安装支座和过渡件将旋翼的挥舞、摆振等运动传递到角位移传感器进行直接测量。

Description

一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置及方法
技术领域
本发明属于旋翼试验技术领域，尤其涉及一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置及方法。
背景技术
旋翼的旋转和飞行时前飞的气流影响，旋翼桨叶处于一种周期性的运动中，这种周期性的运动，就决定了直升机旋翼既可以作为直升机的升力面，又可以作为直升机操纵面，同时飞行过程中旋翼桨叶在交变载荷作用下引起弹性振动变形，这一变形反过来又改变桨叶剖面气动力，导致桨叶的运动状态也随着发生变化，通过理论计算获取桨叶的运动状态就变得尤为困难，因此，通过试验的方法，可以更加准确和实时地获取桨叶的运动参数。
为了获取桨叶的运动参数，通常采用应变电测法测量桨叶形变参数(挥舞角、摆振角)，该方法通过应变片的阻值变化计算得到挥舞角、摆阵角，因为铰接式旋翼桨叶运动包括桨叶的刚性运动和形变，应变电测法无法测量其刚性运动量，只能测量形变量，适合于无轴承、无铰式等没有自由的挥舞铰、摆振角的旋翼型式，无法直接测量铰接式旋翼运动量。
发明内容
本发明的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置旋翼在旋转状态下，可通过安装支座和过渡件将旋翼的挥舞、摆振等运动传递到角位移传感器进行直接测量。根据运动参数的测量要求，一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置可同时具备结构紧凑，测量原理合理，可靠性高，数据准确和直接测量等优点。
本发明的技术方案一：
一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，所述装置包括：摆振角测量组件和挥舞角测量组件；所述摆振角测量组件连接在摆振阻尼器上，用于测量桨根摆振角，其中，所述摆振阻尼器连接在桨根摆振铰上；
所述挥舞角测量组件连接在桨根挥舞铰上，用于测量桨根挥舞角。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：
(1)所述摆振角测量组件包含：过渡件、支架和第一角位移传感器；
过渡件固定连接在所述摆振阻尼器的内圈，支架固定连接在所述摆振阻尼器的壳体上，第一角位移传感器固定在支架上，且所述第一角位移传感器的转轴连接在过渡件上。
工作原理：桨根摆振运动，带动摆振阻尼器的内圈运动，从而带动过渡件运动，带动第一角位移传感器的转轴运动。
(2)所述挥舞角测量组件包含：挥舞引出片、拉杆、摇臂、支座、第二角位移传感器；
所述挥舞引出片的一端固定连接在桨根挥舞铰上，所述挥舞引出片的另一端与拉杆一端连接，所述拉杆另一端与摇臂一端连接，摇臂另一端与第二角位移传感器的转轴连接，所述第二角位移传感器固定在支座上。
工作原理：桨根挥舞运动，带动挥舞引出片、拉杆、摇臂运动，摇臂带动第二角位移传感器的转轴运动。
(3)所述支座固定连接在旋翼轴上。技术效果：使得第二角位移传感器随着旋翼轴一起转动。
(4)所述拉杆两端为活动轴承结构。技术效果：拉杆两端能够自由转动，将摆振运动和挥舞运动传递到第二角位移传感器。
(5)假设旋翼产生挥舞，安装在挥舞铰上的挥舞引出片带动拉杆、摇臂运动，摇臂带动第二角位移传感器上的转轴运动，第二角位移传感器通过支座连接在旋翼轴上，通过该套机构，桨叶的摆振运动和挥舞运动转化为第二角位移传感器的旋转运动。
(6)假设旋翼产生摆振运动，旋翼桨叶根部带动摆振阻尼器的内圈运动，内圈带动过渡件运动，过渡件驱动第一角位移传感器转轴运动，通过该套机构，桨叶的摆振运动转化为第一角位移传感器的旋转运动。
技术方案二：
一种铰接式旋翼桨根运动参数测量方法，所述方法应用于技术方案一所述的测量装置中，所述方法包括：
S1，获取第一角位移传感器输出的摆振角信号；
S2，获取第二角位移传感器输出的摆振角和挥舞角的耦合信号；
S3，获取预先标定的摆振角和挥舞角的耦合曲线，所述耦合曲线用于表示不同的摆振角下挥舞角的变化曲线；
S4，根据耦合曲线、耦合信号、摆振角信号，解算出挥舞角信号。
本发明提供的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置主要由角位移传感器，安装支座和过渡件等系统的有机整合，既能保证不改变桨毂的基本结构，同时具备结构紧凑，测量原理合理，可靠性高，数据准确和直接测量等优点，提高了桨叶运动参数的测量能力，是桨叶运动参数测量的有效方法。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置的轴测图；
图2为本发明实施例提供的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置的侧视图；
其中，1-过渡件、2-支架、3-第一角位移传感器、4-挥舞引出片、5-拉杆、6-摇臂、7-支座、8-第二角位移传感器、9-旋翼轴、10-摆振较、11-挥舞铰、12-桨叶根部。
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铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，如图1和图2所示，所述装置包括：摆振角测量组件和挥舞角测量组件；所述摆振角测量组件连接在摆振阻尼器上，用于测量桨根摆振角，其中，所述摆振阻尼器连接在桨根摆振铰上；
所述挥舞角测量组件连接在桨根挥舞铰上，用于测量桨根挥舞角。
所述摆振角测量组件包含：过渡件、支架和第一角位移传感器；
过渡件固定连接在所述摆振阻尼器的内圈，支架固定连接在所述摆振阻尼器的壳体上，第一角位移传感器固定在支架上，且所述第一角位移传感器的转轴连接在过渡件上。
工作原理：桨根摆振运动，带动摆振阻尼器的内圈运动，从而带动过渡件运动，带动第一角位移传感器的转轴运动。
所述挥舞角测量组件包含：挥舞引出片、拉杆、摇臂、支座、第二角位移传感器；
所述挥舞引出片的一端固定连接在桨根挥舞铰上，所述挥舞引出片的另一端与拉杆一端连接，所述拉杆另一端与摇臂一端连接，摇臂另一端与第二角位移传感器的转轴连接，所述第二角位移传感器固定在支座上。
工作原理：桨根挥舞运动，带动挥舞引出片、拉杆、摇臂运动，摇臂带动第二角位移传感器的转轴运动。
所述支座固定连接在旋翼轴上。使得第二角位移传感器随着旋翼轴一起转动。
所述拉杆两端为活动轴承结构。拉杆两端能够自由转动，将摆振运动和挥舞运动传递到第二角位移传感器。
假设旋翼产生挥舞，安装在挥舞铰上的挥舞引出片带动拉杆、摇臂运动，摇臂带动第二角位移传感器上的转轴运动，第二角位移传感器通过支座连接在旋翼轴上，通过该套机构，桨叶的摆振运动和挥舞运动转化为第二角位移传感器的旋转运动。
假设旋翼产生摆振运动，旋翼桨叶根部带动摆振阻尼器的内圈运动，内圈带动过渡件运动，过渡件驱动第一角位移传感器转轴运动，通过该套机构，桨叶的摆振运动转化为第一角位移传感器的旋转运动。
进一步的，本发明实施例还提供一种铰接式旋翼桨根运动参数测量方法，所述方法应用于上述测量装置中，所述方法包括：
S1，获取第一角位移传感器输出的摆振角信号；
S2，获取第二角位移传感器输出的摆振角和挥舞角的耦合信号；
S3，获取预先标定的摆振角和挥舞角的耦合曲线，所述耦合曲线用于表示不同的摆振角下挥舞角的变化曲线；
S4，根据耦合曲线、耦合信号、摆振角信号，解算出挥舞角信号。
本发明实施例提供一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，由角位移传感器，安装支座和过渡件等组成，可通过安装在挥舞铰，摆振铰上的支座和过渡件带动角位移传感器运动，角位移传感器通过标定给出角度和电压之间的关系，通过测量角位移传感器的输出电压，得出桨叶的挥舞、摆振等运动参数状态的测量。其原理构型如下：
假设旋翼产生挥舞，安装在挥舞铰上的安装支座带动过渡件运动，过渡件通过安装在角位移传感器上连接件驱动角位移传感器内轴运动，角位移传感器通过安装座安装在桨毂中央件上，通过该套机构，桨叶的摆振运动转化为角位移传感器的旋转运动，角位移传感器在不同角度时对应相应的电压输出，通过标定，建立桨叶摆振角和角位移传感器之间的关系，达到测量摆振角的目的。
假设旋翼产生摆振，安装在摆振铰上的安装支座带动过渡件运动，过渡件通过安装在角位移传感器上连接件驱动角位移传感器内轴运动，角位移传感器通过安装座安装在桨毂中央件上，通过该套机构，桨叶的挥舞运动转化为角位移传感器的旋转运动，角位移传感器在不同角度时对应相应的电压输出，通过标定，建立桨叶挥舞角和角位移传感器之间的关系，达到测量挥舞铰的目的。
本发明的优点是：该发明的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置不改变旋翼结构的要求下，可同时具备结构紧凑，测量原理合理，可靠性高，数据准确和直接测量等优点，提高了桨叶运动参数的测量能力。
本发明技术方案在桨毂上安装角位移传感器，通过部件之间的相对运动，直接测量桨叶挥舞角、摆振角等运动参数，在保证不破坏旋翼结构的情况下，一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置可同时具备结构紧凑，测量原理合理，可靠性高，数据准确和直接测量等优点，提高了桨叶运动参数的测量能力。。
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 (6)

1.一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，其特征在于，所述装置包括：摆振角测量组件和挥舞角测量组件；所述摆振角测量组件连接在摆振阻尼器上，用于测量桨根摆振角，其中，所述摆振阻尼器连接在桨根摆振铰(10)上；
所述挥舞角测量组件连接在桨根挥舞铰(11)上，用于测量桨根挥舞角；
所述摆振角测量组件包含：过渡件(1)、支架(2)和第一角位移传感器(3)；
过渡件(1)固定连接在所述摆振阻尼器的内圈，支架(2)固定连接在所述摆振阻尼器的壳体上，第一角位移传感器(3)固定在支架(2)上，且所述第一角位移传感器(3)的转轴连接在过渡件(1)上；
所述挥舞角测量组件包含：挥舞引出片(4)、拉杆(5)、摇臂(6)、支座(7)、第二角位移传感器(8)；
所述挥舞引出片(4)的一端固定连接在桨根挥舞铰上，所述挥舞引出片(4)的另一端与拉杆(5)一端连接，所述拉杆(5)另一端与摇臂(6)一端连接，摇臂(6)另一端与第二角位移传感器(8)的转轴连接，所述第二角位移传感器(8)固定在支座上。
2.根据权利要求1所述的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，其特征在于，所述支座(7)固定连接在旋翼轴(9)上。
3.根据权利要求1所述的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，其特征在于，所述拉杆(5)两端为活动轴承结构。
4.根据权利要求1所述的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，其特征在于，假设旋翼产生挥舞，安装在挥舞铰上的挥舞引出片带动拉杆、摇臂运动，摇臂带动第二角位移传感器上的转轴运动，第二角位移传感器通过支座连接在旋翼轴上，通过所述挥舞角测量组件，桨叶的摆振运动和挥舞运动转化为第二角位移传感器的旋转运动。
5.根据权利要求1所述的一种铰接式旋翼桨根运动参数测量装置，其特征在于，假设旋翼产生摆振运动，旋翼桨叶根部带动摆振阻尼器的内圈运动，内圈带动过渡件运动，过渡件驱动第一角位移传感器转轴运动，通过所述摆振角测量组件，桨叶的摆振运动转化为第一角位移传感器的旋转运动。
6.一种铰接式旋翼桨根运动参数测量方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-5中任意一项所述的测量装置中，所述方法包括：
S1，获取第一角位移传感器输出的摆振角信号；
S2，获取第二角位移传感器输出的摆振角和挥舞角的耦合信号；
S3，获取预先标定的摆振角和挥舞角的耦合曲线，所述耦合曲线用于表示不同的摆振角下挥舞角的变化曲线；
S4，根据耦合曲线、耦合信号、摆振角信号，解算出挥舞角信号。
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