CN1619275A - 调整减震器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将减震器调整到驱动频率用的方法，减震器包括一固定到一支承上的阻尼器单元，所述支承有一端以固定方式安装在一孔内，该方法包括：一测量步骤，其用来计算所述减震器的调整频率与所述驱动频率之间的偏差，以产生一参考值；以及一调整步骤，其用来将所述减震器的至少一个调整值调整到所述参考值。

Description

调整减震器的方法

技术领域

本发明涉及一种调整减震器的方法，该方法以特别有利的方式应用于旋转翼的航行器，尤其是直升飞机领域。

背景技术

已经知道，直升飞机恰因其操作所根据的原理，使其遭受到高水平的振动。

存在着各种振动，特别当在机舱中感受到振动时呈现出许多缺点，尤其是反映在机务人员和乘客的舒适性方面，还反映在设置在机舱内的零件和设备的机械疲劳方面。

已知这种振动的主要原因之一是由于其机翼旋转而产生在主升力旋翼和前进旋翼上的力。

特别是，已知一直升飞机的机身经受力和力矩(由主旋翼产生)作用，其具有的驱动基准频率等于所述旋翼的叶片数乘以其旋转的频率的积。机身的响应非常敏感于直升飞机的共振频率与所述驱动频率(driving frequency)之间的差。

以这种方式产生的振动主要归于在直升飞机结构内激励出共振模态的、由旋翼产生的空气动力学的气流，尤其是在直升飞机尾部的侧向弯曲中的第一模态。因侧向弯曲的该第一模态激励起的振动通常呈现一几赫兹的频率，它是特别讨厌的。

由此，已知有提供一种被动的减震器。它一般地具体表现为一共振器的形式。这样一减震器位于需要减小振动的部位处，它在预定频率处发生共振而发挥作用，由此减小呈现所述频率的振动量。

减震器呈一阻尼器单元形式，其固定在诸如一弹簧片之类的支承上。支承的一端接合在一孔中，该孔形成在直升飞机结构上的一合适的部位内，例如机舱内。

这样一减震器通过作用在阻尼器单元的质量上可进行调整，例如借助于垫圈，它们通过一个或多个固定到单元上的螺钉来进行添加或移去。还可通过变化单元与其安装件之间的距离，例如致使单元沿设置在支承内的一槽滑动，来调整减震器。

可通过将直升飞机定位在一以驱动频率驱动的振动台上来调整减震器。一第一传感器测量在安装件(mount)处测量振动，换句话说是测量加速度，一第二传感器在阻尼器单元(damper block)处测量加速度。

测量这两个加速度之间的相位差，当调整减震器时所述相位差等于90°。其它情况下，通过修整减震器的调整值以作连续的逼近，使尽可能地接近所要求的90°值。

因此，必须在振动台上继续进行大量的试验才能获得满意的调整值，随着试验数量的增加，相位差要求的精度也增加。

文件FR 2 739 670和US 5 814 963介绍对上述减震器的改进。阻尼器单元由一固定在具有一固定安装件的弹簧片上的主质量和一辅助质量组成，该辅助质量相对于支承的位置由诸如一步进电机之类的机械致动器予以确定。通过一计算机将辅助质量的位置伺服地控制到两个加速度之间的相位差来控制致动器。

由于伺服控制器要求特殊的部件，所以它相当地昂贵。当代表作为频率函数的相位差的变化的曲线斜率非常陡时，它也会呈现不稳定性。这些不稳定性可导致在驱动频率处放大振动，而不是减小振动。

发明内容

因此，本发明的一个目的是以被动方式(passive manner)以最大的效率减小振动。

本发明提供一将减震器调整到驱动频率的方法，所述减震器包括一固定到一支承上的阻尼器单元，所述支承的一端以固定的方式安装在一结构上，特别是，其一端安装在该结构的一孔内，该方法包括：

●一测量步骤，其用来计算所述减震器的调整频率(tuned frequency)与驱动频率之间的偏差，以产生一参考值；以及

●一调整步骤，其用来将所述减震器的至少一个调整值调整到所述参考值；

此外，测量步骤基本上在于：

●根据在该结构的该安装处测得的第一系列加速度测量值，还根据在所述阻尼单元处测得的第二系列加速度测量值，确定在所述驱动频率的两侧上延伸的频带上对所述减震器的预算的传递函数；

●对所述减震器定义一理论的传递函数，该函数用所述调整的频率进行参数表示(parametrize)；

●将所述计算的传递函数与理论的传递函数之间的差减到最小，以便获得所述的调整频率；以及

●用所述调整的频率限定所述参考值。

较佳地，借助于一具有一单自由度的模型来执行利用所述调整频率fo限定所述参考值。

本发明还提供一调整减震器的装置，该装置包括用来实施上述方法的装置。

附图说明

下面参照附图，在对示例方式给出的实施例的描述中将详细地示出本发明，在附图中：

图1是减震器的视图；以及

图2概述了调整这样一减震器的方法。

具体实施方式

参照图1，减震器包括一阻尼单元10，它具有一槽用来在诸如一弹簧片(spring blade)11的支承上滑动。该弹簧片以固定方式安装在直升飞机的结构HEL上的任何部位处的一孔12内。弹簧片上设置有一中心槽13，槽与螺栓15合作用来将阻尼单元固定于弹簧片。

为了调整减震器，松动螺栓15，单元10沿弹簧片移动到要求的位置，然后，通过紧固螺栓15将单元锁定在该位置。

诸如一加速度计的第一振动传感器17定位在固定的安装件，而一第二加速度计18定位在阻尼器单元10上。

当飞行试验该直升飞机时，在安装件与减震器的阻尼器单元之间计算传递函数H(f)。其做法是，在一测量周期中，分别记录在采样频率(sampling frequency)上由第一和第二传感器17和18提供的第一和第二加速度X和Y的一系列值。

项Xi和Yi代表维数(dimension)N的矢量X和Y的第i分量(1≤i≤N)。

对一矢量V起用所谓的“汉宁(Hanning)”加权(weighting)可限定一新的矢量S：

S和V是具有实数值的N维矢量；

令S(i)和V(i)为矢量S和V的第i分量：

S(i)＝1/2{1-cos((i-1)2π/N)}V(i)

还可对矢量V起用离散的福利埃变换，其定义如下：

V是具有实数值的N维矢量，而Z是具有复数值的N维矢量；

令Z(i)和V(i)为矢量Z和V的第i分量：

Z(i)＝∑V(i)*e^{-2πj(n-1)(i-1)/N}

其中，j代表-1的平方根。

当计算传递函数H时，采用以下的符号：

Nf，整数：构成一系列值的一窗(window)内的点数；

No，整数：共用于两个连续窗的值的数量；

Fe：采样频率；

H：具有复数值的Nf维的矢量；

F：具有实数值的Nf维的矢量；

Pxx：Nf维的矢量；

Pxy：Nf维的矢量；以及

Ind：在1至Nf范围内变化的指数矢量(index fector)。

窗数(window number)QF计算如下：

QF＝E{(N-No)/(Nf-No)}

其中，E符号表示整数部分。

以下变量被初始化：

Pxx₀至0，

Pxy₀Nf至0，

Ind₀至[12...Nf]

对指数i执行以下的计算：

Xw_i＝S(X(ind_i-1))

Yw_i＝S(Y(ind_i-1))

Zx_i＝Z(Xw_i)

Zy_i＝Z(Yw_i)

Pxx_i＝Pxx_i-1+|Zx_i|²

Pxy_i＝Pxy_i-1+Zy_I* Zx_i.

其中，|Zx_i|是Zx_i的模数矢量，而Zx_i是Zx_i的复数共轭矢量。

Ind_i＝ind_i-1+(Nf-No)

重复迭代直到指数i＝QF。

然后，获得如下：H(f)＝Pxy(f)/Pxx(f)：一具有复数值的传递函数矢量；以及

f＝[0 1...Nf-1]*Fe/Nf：一具有实数值的频率矢量。

理论的传递函数T(f)取如下的形式：

T(f)＝[(2πfo)²+2jπ.2πfo.2πf]/[(j2πf)²+(2πfo)²+2jπ.2πfo.2πf]

其中，参数π和fo分别代表减震器的阻尼和共振频率。

以下的步骤在于将所谓的“成本(cost)”函数C减到最小，即：

C＝∑|H(f)-T(f)|²

该最小化步骤的结果给出共振频率fo。

借助于实例，调整减震器的程序可执行如下。

使用以下的符号：

R：阻尼器单元与安装件之间的距离；

fr：驱动频率；以及

D：需要被用于阻尼器单元的参考值或位移，该位移远离安装件正向地测量。

举例来说，通过计算具有单自由度的质量-弹簧模型的共振频率，可以获得如下的、作为共振频率fo的函数的D，D＝g(fo)：

D＝[(fo/fr)^2/3-1]R

当然，可采用某些其它类型的模型。

借助于包括致动器的任何传统的装置，减震器可有利地进行自动调整。实施这样的自动化不作较详细的描述，因为这在本技术领域内的技术人员的能力范围之内。

借助于固定到单元上的垫圈对减震器进行调整时本发明也是适用的，使这样的垫圈的数量增加或减小，以便调整共振器单元的质量。使用以下的符号：

R：从阻尼器单元至安装件的距离；

L：从垫圈至安装件的距离；

M：阻尼器单元(不包括垫圈)的质量；

m：垫圈的质量；

U：阻尼器单元上的垫圈数；

v：一螺钉的质量；

W：支承垫圈的螺钉数；

fr：驱动频率；

NR：参考值或需要改变的垫圈数，当必须添加垫圈时该数量是正的；

Ip＝M.R；以及

Ir＝(mU+vW).L²

通过再计算具有单自由度的质量-弹簧模型的共振频率，可获得下式：

NR＝[((fo/fr)²-1).(Ip-Ir)](mL²)

已经选择了上述本发明的实施例，因为它们是具有具体特性的。然而，不可能无遗漏地列出本发明所涵盖的所有的实施例。具体来说，在不超出本发明的范围的前提下，所述的任何步骤或任何装置可用等同的步骤或装置来替代。

Claims (8)

1.一种将减震器调整到驱动频率(fr)的方法，所述减震器包括一固定到一支承(11)上的阻尼器单元(10)，所述支承有一端以固定方式安装在一结构(HEL)上，该方法包括：

●一测量步骤，其用来计算所述减震器的调整频率(fo)与驱动频率(fr)之间的偏差，以产生一参考值(D、NR)；以及

●一调整步骤，其用来将所述减震器的至少一个调整值调整到所述参考值(D、NR)；

该方法的特征在于，所述测量步骤包括：

●根据在该结构的安装处(12)测得的第一系列加速度测量值(X)，还根据在所述阻尼单元(10)处测得的第二系列加速度测量值(Y)，确定在所述驱动频率(fr)的两侧延伸的频带上对所述减震器的一预算的传递函数(H(f))；

●对所述减震器定义一理论的传递函数(T(f))，该函数用所述调整频率(fo)进行参数表示；

●将所述计算的传递函数(H(f))与理论的传递函数(T(f))之间的差(C(f))减到最小，以便获得所述的调整频率(fo)；以及

●用所述调整频率(fo)限定所述参考值(D、NR)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述调整频率(fo)限定所述参考值(D、NR)，利用一具有一单自由度的模型来实施该限定。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，结构(HEL)是一直升飞机的结构。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征在于，为了根据测量加速度测量值计算预算的传递函数，使用汉宁(Hanning)加权。

5.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，为了调整共振减震器，阻尼器单元沿着弹簧片移动到一对应于参考值(D)的要求的位置，然后，将该阻尼器单元锁定在所述位置上。

6.如权利要求1至5中任何一项所述的方法，其特征在于，为了调整减震器，修正阻尼器单元的质量。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，为了修正阻尼器单元的质量，增加或减小固定到该单元的垫圈的数量(NR)。

8.一种用来调整一减震器的装置，其特征在于，它包括实施根据任一上述的权利要求所述的方法用的装置。

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