CN115562044A - 基于hums系统的智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于HUMS系统的直升机智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法，针对旋翼动平衡在机身不同部位的影响特性，建立旋翼动平衡调整的多约束模型：根据地面支持系统的诊断建议调整旋翼锥体，使旋翼锥体符合设定的限制值标准；在旋翼锥体符合要求后，运用全域阶梯搜索寻优算法，对多约束模型的最优解进行寻优计算；根据寻优得到的最优解，给出调整建议，实现智能化调整。本发明建立的旋翼动平衡多约束模型及其寻优方法，克服了传统的分离式、单一方向动平衡调整模式弊端，使得旋翼多方向的动平衡均符合限制值要求，有效提升了旋翼锥体动平衡测试调整的操作效率，获得了良好的乘坐舒适性，具备更强的使用便捷性。

Description

基于HUMS系统的智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法

技术领域

本发明涉及直升机维修性、保障性领域，特别涉及一种基于HUMS系统的直升机智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法。

背景技术

旋翼系统是为直升机飞行提供升力，实现飞行和完成特殊飞行性能的关键部件。旋翼桨尖的运动轨迹(简称旋翼锥体)和旋翼动平衡是确保旋翼工作在稳定状态的重要的参数。为改善直升机的振动环境，降低振动水平，确保旋翼系统始终工作在正常状态，需要精确、快速的实现旋翼锥体和动平衡的测量调整。目前，该任务已成为直升机用户的常规视情检查维护重要任务。

然而，目前国内外直升机领域，除部分装备完好性与使用监测系统(HUMS系统)的直升机外，几乎都是通过临时加装锥体动平衡测试设备来完成锥体和动平衡测试调整，由于该种方式，涉及频繁拆装，所以仪器的精度就无法保障，此外，由于该类仪器设备每次测量只提供单一方向测试，未考虑旋翼锥体动平衡的复杂性，且无法提供调整功能，因此，无论测试的精确性、全面性，还是调整的智能化程度，都无法令用户满意，也因为上述弊端的存在，造成了直升机维护工作效率低、效果不佳的情况。

随着新型直升机逐渐装备了直升机完好性与使用监测系统(以下简称HUMS系统)，HUMS系统具备完整的旋翼锥体动平衡，有效解决了由于频繁加装测试设备带来的精度不佳问题，但目前基于HUMS系统的旋翼锥体动平衡测量调整模式基本仍是使用传统的按固定飞行状态的固定方向的调整，未能考虑到不同飞机的旋翼系统对动平衡敏感性的差异，这种分离式的调整，效果以及效率都无法让用户满意。考虑到目前关于如何运用HUMS系统及其各类传感器(方位角转速传感器、旋翼轨迹传感器以及振动传感器)实现对旋翼锥体动平衡的精确测量和智能化调整仍缺乏有效的方法，因此，在该方面的技术研究，对于提高旋翼锥体动平衡的维护效率、缩短停飞时间具有重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于HUMS系统的直升机智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法,通过建立旋翼动平衡多约束模型及其寻优方法，克服了传统的分离式动平衡调整模式弊端，使得直升机旋翼系统对机身多个方向的动平衡影响均符合限制值要求。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于HUMS系统的直升机旋翼锥体动平衡测试调整方法，包含HUMS系统中便携式地面处理终端内置的锥体动平衡测试调整算法，包含如下步骤：

首先，根据地面支持系统的诊断建议，使用便携式地面处理终端对通用轨迹传感器采集到的挥舞值进行评价，并根据调整建议进行旋翼锥体调整，使旋翼锥体符合设定的限制值标准，进而触发旋翼动平衡的调整步骤，若不符合，则无法触发；

其次，针对旋翼动平衡在机身不同部位的影响特性，建立旋翼动平衡调整的多约束模型：

其中，y为旋翼综合剩余动不平衡量，λ_i为调整前第i个测点方向的动不平衡幅值，Δλ_i为第i个测点方向的调整量，β_i为第i个测点方向的权重系数，i的取值1～6分别对应驾驶舱地板处X、Y、Z向以及旋翼轴处X、Y、Z向；

然后，运用全域阶梯搜索寻优算法对Δλ_i的最优解进行寻优计算：对全域360°相位按象限进行搜索寻优，确定象限后逐渐缩小相位分辨率进行搜索寻优，直至找到使旋翼综合剩余动不平衡量y值最小的，且各约束方向均符合限制值的最优解；

最后，根据寻优得到的最优解，给出调整建议。

较佳地，还包含以下步骤：

步骤1、通过HUMS系统中的机载传感器采集直升机旋翼系统各测点的状态信息，并将其转换为电信号，再由HUMS系统中的机载监测计算机采集机载传感器转换后的电信号，并将其存储或发送至HUMS系统中的地面支持系统；

步骤2、地面支持系统通过维护线缆或驻留在监测计算机内的快取卡形式获取监测计算机存储的各测点的状态信息，对旋翼系统状态进行监控和趋势分析，若诊断出旋翼系统状态超限告警或趋势异常变化，进入下一步；

步骤3、HUMS系统中便携式地面处理终端通过维护线缆与监测计算机进行实时数据传输，获取旋翼锥体动平衡的状态信息，根据所述锥体动平衡测试调整算法进行调整。

本发明的有益效果在于：

本发明由于使用机载固定安装的传感器和监测计算机，不仅克服临时加装导致的安装误差以及频繁拆装造成的仪器精度下降，也有效提升了旋翼锥体动平衡测试调整的操作效率。

建立的旋翼动平衡多约束模型及其寻优方法，克服了传统的分离式、单一方向动平衡调整模式弊端，使得飞机多方向的动平衡均符合限制值要求，获得了良好的乘坐舒适性，亦有利于减缓因过大的振动造成的机载设备老化。

基于HUMS系统的测量和调整模型，实现了锥体动平衡调整工作的智能化，有效提高了维护效率，降低了对操作员经验的依赖性，具备更强的使用便捷性。

附图说明

图1基于HUMS系统的直升机旋翼锥体动平衡测试调整方法的流程示意图。

图2HUMS系统组成与实现方式框图。

图3基于通用轨迹传感器的锥体测试效果。

图4基于多约束模型调整过程示意图。

图5基于多约束模型的旋翼动平衡调整结果图。

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。

旋翼运行的稳定性，是由锥体挥舞值和动平衡共同影响的，尤其是旋翼动衡，在飞机不同部位、不同方向的影响均是不同的，若是仅对其中一两处测点的单一方向进行测量和调整，将无法保证旋翼系统的运行稳定性。为此，本实施例基于这一思想，采用建立多约束模型，并使用全域阶梯搜索寻优算法，提供一种基于HUMS系统的直升机智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法，参见图1～图5所示，包含以下步骤：

步骤1、通过HUMS系统中的机载传感器(振动传感器、转速传感器、通用轨迹传感器)采集直升机旋翼系统各测点的状态信息(振动、转速、旋翼轨迹)，并将其转换为电信号，再由HUMS系统中的机载监测计算机采集机载传感器转换后的电信号，并将其存储或发送至HUMS系统中的地面支持系统；

其中，机载传感器采集获取的直升机旋翼系统各测点的状态信息具体内容如表1所示。

表1机载传感器采集获取的状态信息表

序号	测点位置	监测方向	传感器	状态信息	用途
						1	驾驶舱地板边缘	朝向翼尖处	轨迹传感器	旋翼挥舞值	旋翼锥体
2	驾驶舱地板处	X、Y、Z三向	振动传感器	旋翼动平衡值	旋翼动平衡
						3	旋翼轴处	X、Y、Z三向	振动传感器	旋翼动平衡值	旋翼动平衡

步骤2、地面支持系统通过维护线缆或驻留在监测计算机内的快取卡形式获取监测计算机存储的各测点的状态信息，对旋翼系统状态进行监控和趋势分析，若诊断出旋翼系统状态超限告警或趋势异常变化，进入下一步；

步骤3、HUMS系统中便携式地面处理终端通过维护线缆与监测计算机进行实时数据传输，获取旋翼锥体动平衡的状态信息，根据内置的锥体动平衡测试调整算法进行智能化调整，包含如下步骤：

首先，根据地面支持系统的诊断建议，使用便携式地面处理终端对通用轨迹传感器采集到的挥舞值调整旋翼锥体，使旋翼锥体符合设定的限制值标准，进而触发旋翼动平衡的调整步骤，若不符合，则无法触发；

其次，针对旋翼动平衡在机身不同部位的影响特性，建立旋翼动平衡调整的多约束模型。

作为举例说明，可参照此多约束模型进行：

其中，y为旋翼综合剩余动不平衡量，λ_i为调整前第i个测点方向的动不平衡幅值，Δλ_i为第i个测点方向的调整量，β_i为第i个测点方向的权重系数，i的取值1～6分别对应驾驶舱地板处X、Y、Z向以及旋翼轴处X、Y、Z向；

然后，运用全域阶梯搜索寻优算法对Δλ_i的最优解进行寻优计算：对全域360°相位按象限进行搜索寻优，确定象限后逐渐缩小相位分辨率进行搜索寻优，直至找到使旋翼综合剩余动不平衡量y值最小的，且各约束方向均符合限制值的最优解；

最后、根据寻优得到的最优解，给出调整建议(拉杆、配重片的具体调整数值)，最终实现智能化调整。

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 (2)

1.一种基于HUMS系统的直升机智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法，其特征在于包含HUMS系统中便携式地面处理终端内置的锥体动平衡测试调整算法，包含如下步骤：

首先，根据地面支持系统的诊断建议，使用便携式地面处理终端对通用轨迹传感器采集到的挥舞值调整旋翼锥体，使旋翼锥体符合设定的限制值标准，进而触发旋翼动平衡的调整步骤，若不符合，则无法触发；

其次，针对旋翼动平衡在机身不同部位的影响特性，建立旋翼动平衡调整的多约束模型：

其中，y为旋翼综合剩余动不平衡量，λ_i为调整前第i个测点方向的动不平衡幅值，Δλ_i为第i个测点方向的调整量，β_i为第i个测点方向的权重系数；

然后，运用全域阶梯搜索寻优算法对Δλ_i的最优解进行寻优计算：对全域360°相位按象限进行搜索寻优，确定象限后逐渐缩小相位分辨率进行搜索寻优，直至找到使旋翼综合剩余动不平衡量y值最小的，且各约束方向均符合限制值的最优解；

最后、根据寻优得到的最优解，给出包含拉杆、配重片的调整数值，最终实现智能化调整。

2.根据权利要求1一种基于HUMS系统的直升机智能化旋翼锥体动平衡测试调整方法，其特征在于还包含以下步骤：

步骤1、通过HUMS系统中的机载传感器采集直升机旋翼系统各测点的状态信息(振动、转速、旋翼轨迹)，并将其转换为电信号，再由HUMS系统中的机载监测计算机采集机载传感器转换后的电信号，并将其存储或发送至HUMS系统中的地面支持系统；

步骤2、地面支持系统通过维护线缆或驻留在监测计算机内的快取卡形式获取监测计算机存储的各测点的状态信息，对旋翼系统状态进行监控和趋势分析，若诊断出旋翼锥体动平衡状态超限告警或趋势异常变化，进入下一步；

步骤3、HUMS系统中便携式地面处理终端通过维护线缆与监测计算机进行实时数据传输，获取旋翼锥体动平衡的状态信息，根据所述锥体动平衡测试调整算法进行调整。

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