CN112478195A - 一种直升机综合试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于直升机试验技术领域，公开了一种直升机综合试验方法。直升机综合试验在直升机的研究与设计中起着重要作用，先进的直升机试验方法可以保证数据的可靠性、稳定性。节约试验成本、提高试验效率、保证试验质量。本发明详细介绍了一种直升机试验方法，阐述了试验方法所包含的试验步骤。列出了试验方法包含的试验系统框图、试验流程图。

Description

一种直升机综合试验方法
技术领域
本发明属于直升机试验技术领域，特别涉及一种直升机综合试验方法。
背景技术
直升机综合试验在直升机的研究与设计中起着重要作用，直升机综合试验涉及试验种类众多、复杂，包括了风洞、噪声、旋翼塔、尾桨台、传动台、喷洒塔、地面联合等试验；这些试验可以模拟直升机所需的流场并且验证直升机的气动性能，还可以研究分析直升机的降噪、直升机主旋翼系统的动力学设计，验证直升机尾桨系统和传动系统的设计，模拟云雾环境严重直升机旋翼系统的防除冰能力，模拟直升机真实飞行状态并验证直升机的功能、性能和耐久性能。目前的直升机试验效率低，试验质量有待提高，试验方法不够规范。直升机试验因其高转速、涉及的动部件比较多，系统复杂繁琐，因此无论是直升机单一动部件试验还是直升机整机试验，都需要一套规范化的新型试验方法。
直升机试验涉及的系统复杂，需要测试的参数种类繁多，转速高，危险系数比较大。过去的直升机试验没有规范和标准的试验方法。每次试验都需要大量的试验人员，依靠相互对话的形式一起配合来完成各种复杂的直升机试验状态的调整、数据采集和处理、振动监视、发参监控、视频监视等一系列试验步骤，试验过程中由于人为因素难免会产生差错，因此研究设计规范化、自动化的试验方法显得十分重要。这样就可以提高直升机试验的效率、试验质量；减少人员试验配合中产生的不必要的差错，保证数据的稳定性、提高数据的准确性、试验数据分析处理的快速性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种直升机综合试验方法。
具体技术方案如下：
一种直升机综合试验方法，包括以下步骤：
步骤一：设置试验序列以及试验序列中每个试验所需的试验条件；所述试验序列包含顺序执行的多个试验；
步骤二：将试验序列发送至数据采集、数据处理和监控子系统；
步骤三：数据采集系统采集试验状态初读数；
步骤四：从试验序列中选择需要进行的试验并施加该试验所需的试验条件；
步骤五：操纵直升机姿态并测量直升机在不同姿态下的试验数据；
步骤六：将试验数据实时更新至数据处理子系统进行处理并存至数据库；
步骤七：重复步骤四至六，完成试验序列中的全部试验。
进一步，所述步骤三中，数据采集系统采集：主旋翼、尾桨和机身三者各自的弯矩、扭矩和应变载荷以及动力系统的温度和振动初读数。主旋翼和尾桨试验数据由旋转信号遥测采集设备进行采集，其他试验数据由非旋转信号采集设备进行采集。
进一步，所述步骤四中，选择本次试验对应的试验序列，施加本次试验所需的试验条件，所述试验条件包括：风速、气压、姿态角、动力、旋翼总距、周期变距。通过执行给予试验条件的试验机构、对试验样机进行旋翼总距和周期变距的操纵，完成试验条件的施加。
进一步，所述步骤五中，测量直升机不同姿态下的参数包括：主旋翼、尾桨和机身三者各自的弯矩、扭矩和应变载荷，动力系统的温度、金属屑报警开关量、振动参数和功率参数，旋翼转速和机舱温度。主旋翼、尾桨和机身各自的载荷信号由提前预埋在其内部的应变传感器测量，温度信号由温度参数测量、金属屑报警开关量信号由金属屑传感器测量、振动信号由振动传感器传感、功率参数由旋翼扭矩和旋翼转速计算得出，旋翼转速由光电转速传感器测量。
进一步，所述步骤六中，将数据采集系统采集到的选定试验序列的所有试验参数实时发送至试验数据处理系统，进行数据处理、数据修正、数据形成、试验时间历程处理、试验数据初步分析，形成参数文件和时间历程文件，并将处理之后的参数文件和时间历程文件保存至数据库。
进一步，所述方法还包括通过监控子系统监控整个试验过程中直升机主旋翼、尾桨和机身的载荷和振动参数以及动力系统温度；
针对主旋翼、尾桨和机身的载荷参数分别设置在不同时间内的载荷限制值，当载荷参数超过相应的载荷限制值时统计超载次数；并依据超载次数变化趋势决定试验是否继续；
针对振动参数实时进行FFT计算，显示幅频曲线并进行监控；振动参数接近试验设计的固有频率时，重点监控并判断是否继续进行试验。
针对动力系统温度设置温度阈值，当动力系统温度超过阈值时进行报警提示。
进一步，所述步骤五中直升机不同姿态包括：偏航、滚转和俯仰姿态。由操纵控制系统或者直升机安装机构控制系统完成不同试验的直升机姿态的控制。
进一步，所述步骤六中的数据处理包括：将步骤五中采集到的主旋翼、尾桨和机身三者各自的弯矩、扭矩和应变载荷以及动力系统的温度和振动试验数据减去步骤三中对应的初读数，得到对应的工程量数据。
有益效果
通过本发明提出的一种直升机综合试验方法，解决了直升机设计中试验验证问题，保证了试验数据的可靠性、稳定性。节约了试验成本、提高了试验效率、保证了试验质量。
附图说明
图1为试验系统框图；
图2为试验流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种直升机综合试验系统由两部分组成，分别是测试系统和执行控制系统。测试系统主要包括试验运行管理子系统、数据采集子系统、数据处理子系统、振动/载荷/视频监视子系统和数据库管理子系统，执行控制系统由动力控制系统和操纵控制系统组成。运用集散控制系统模式，构建服务器/客户端，以试验运行管理系统为服务器；动力控制系统、操纵控制系统、数据采集系统、数据处理系统、振动/载荷/视频监视系统、等为客户端。结合直升机试验的特点，对整个直升机试验的各个子系统分散控制，试验方法总体图如图1所示。整个系统以试验运行管理系统为中心构建C/S(客户端/服务器)测控网络，各个子系统作为客户端执行相应的操作；而试验运行管理系统作为服务器端，按照试验步骤指挥各个子系统的运行。服务器为客户端提供服务，并控制整个试验流程，相互协作共同完成直升机试验。
试验方法实现过程主要包括试验准备和试验两个部分，试验准备主要完成试验信息的编制和运转计划的编制、运行参数的配置，试验过程自动控制试验步骤完成试验任务，试验前需要做试验准备，在试验样机和试验条件准备好的情况下，只需要对试验计划及试验参数的配置准备。首先试验运行管理系统编写试验序列和试验运转计划，并配置运行参数；然后数据采集软件完成参数配置；接着数据处理软件构建试验基本情况，试验参数配置准备就绪；最后打开振动/载荷/视频监视系统，所有试验准备工作完成，进入试验状态。服务器和客户端之间通过指令通讯完成信息的传递，此综合试验方法可保证数据的可靠性、稳定性。节约试验成本、提高试验效率、保证试验质量。
如图2所示，一种直升机综合试验方法具体试验方式如下：
步骤一：试验运行管理系统编写试验序列和试验运转计划，并且配置运行参数；数据采集子系统将运行参数加载至数据波形浏览、天平加载、攻角读数修正模块；数据处理子系统选择试验所需天平并设置天平公式和试验状态参数；
步骤二：试验运行管理系统判断各个子系统是否准备完毕，如果准备完毕，将试验序列发送至数据采集、数据处理和监控子系统。
步骤三：运行管理子系统判断数据采集系统是否完成初读数采集，数据采集系统采集该试验序列的天平信号、旋翼载荷信号、振动信号、温度信号的初读数据。如果采集完毕，则反馈一个采集完毕指令给运行管理子系统。
步骤四：运行管理子系统从试验序列中选择需要进行的试验，并施加该试验所需的风速、气压、姿态角、动力、旋翼总距、周期变距等试验条件试验条件；
步骤五：操纵直升机姿态并测量直升机在不同姿态下的试验数据，包括主旋翼、尾桨和机身三者各自的弯矩、扭矩和应变载荷，动力系统的温度、金属屑报警开关量、振动参数和功率参数，旋翼转速和机舱温度。
步骤六：将数据采集系统采集到的某试验状态的所有试验参数实时发送至试验数据处理系统，完成数据处理、数据修正、关键数据形成、试验时间历程处理、试验数据初步分析，形成关键量文件和时间历程等相应数据文件。将处理之后的试验数据文件保存至数据库。
步骤七：重复步骤四至六，完成试验序列中的全部试验。

Claims (8)

1.一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤一：设置试验序列以及试验序列中每个试验所需的试验条件；所述试验序列包含顺序执行的多个试验；
步骤二：将试验序列发送至数据采集、数据处理和监控子系统；
步骤三：数据采集系统采集试验状态初读数；
步骤四：从试验序列中选择需要进行的试验并施加该试验所需的试验条件；
步骤五：操纵直升机姿态并测量直升机在不同姿态下的试验数据；
步骤六：将试验数据实时更新至数据处理和监控子系统进行处理并存至数据库；
步骤七：重复步骤四至六，完成试验序列中的全部试验。
2.根据权利要求1所述的一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述步骤三中，数据采集系统采集：主旋翼、尾桨和机身三者各自的弯矩、扭矩和应变载荷以及动力系统的温度和振动初读数。
3.根据权利要求1所述的一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述步骤四中，选择本次试验对应的试验序列，施加本次试验所需的试验条件，所述试验条件包括：风速、气压、姿态角、动力、旋翼总距、周期变距。
4.根据权利要求1所述的一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述步骤五中，测量直升机不同姿态下的参数包括：主旋翼、尾桨和机身三者各自的弯矩、扭矩和应变载荷，动力系统的温度、金属屑报警开关量、振动参数和功率参数，旋翼转速和机舱温度。
5.根据权利要求1所述的一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述步骤六中，将数据采集系统采集到的选定试验序列的所有试验参数实时发送至试验数据处理系统，进行数据处理、数据修正、数据形成、试验时间历程处理、试验数据初步分析，形成参数文件和时间历程文件，并将处理之后的参数文件和时间历程文件保存至数据库。
6.根据权利要求1所述的一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述方法还包括通过监控子系统监控整个试验过程中直升机主旋翼、尾桨和机身的载荷和振动参数以及动力系统温度；
针对主旋翼、尾桨和机身的载荷参数分别设置在不同时间内的载荷限制值，当载荷参数超过相应的载荷限制值时统计超载次数；并依据超载次数变化趋势决定试验是否继续；
针对振动参数实时进行FFT计算，显示幅频曲线并进行监控；
针对动力系统温度设置温度阈值，当动力系统温度超过阈值时进行报警提示。
7.根据权利要求1所述的一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述步骤五中直升机不同姿态包括：偏航、滚转和俯仰姿态。
8.根据权利要求5所述的一种直升机综合试验方法，其特征在于：所述步骤六中的数据处理包括：将步骤五中采集到的主旋翼、尾桨和机身三者各自的弯矩、扭矩和应变载荷以及动力系统的温度和振动试验数据减去步骤三中对应的初读数，得到对应的工程量数据。
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