CN216834347U - 旋翼动载荷光学传感飞行测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，包括旋转单元和固定单元；旋转单元安装在直升机旋翼桨毂顶端，与旋翼共同旋转；固定部分设置在直升机的旋翼轴上以及直升机内部；在桨叶表面布设光纤光栅串，光纤光栅串感知的旋翼应变信号通过所述旋转单元传递给固定单元，同时由固定单元向所述旋转单元供电。本实用新型的优点是采用基于光纤布拉格光栅测量的光学传感技术和电力线载波通信技术，实现了直升机旋翼动载荷光学传感同步动态飞行实测。

Description

旋翼动载荷光学传感飞行测试系统

技术领域

本实用新型是在真实大气环境下，对基于光纤布拉格光栅的直升机旋翼动载荷的一种飞行测试系统。

背景技术

旋翼作为直升机最主要的升力面、推力面和操纵面，是直升机诸多动力学问题产生的根源。作为关键数据，旋翼载荷是进行桨叶设计、强度校核、气动设计与振动研究、气弹稳定性研究、操纵品质研究等工作的基础。确定旋翼载荷是贯穿于直升机设计过程始终的核心任务。直升机旋翼载荷是直升机理论与技术发展中最基本、最重要的课题之一，同时也是最复杂、最困难的问题之一。旋翼载荷可以通过预估技术获取，但由于许多不确定的因素，计算精度偏低。在型号研制中，载荷计算模型的完善、疲劳试验所需的试验载荷、载荷谱的编制、疲劳定寿等都需要旋翼载荷作为依据。因此，获取旋翼载荷有着十分显著的工程价值。

通过真实大气环境下的直升机飞行试验，可以获取准确的旋翼载荷，这是理论预估、风洞试验所无法比拟的。国内已在多型直升机上开展了基于应变计的旋翼动载荷飞行试验，积累了丰富的载荷实测经验。而基于光纤布拉格光栅的旋翼动载荷飞行测试系统和方法因资料短缺，实现途径无从得知。

发明内容

本实用新型利用基于光纤布拉格光栅测量的光学传感技术和电力线载波通信技术，提供一种基于光纤布拉格光栅的旋翼动载荷飞行测试系统。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，包括旋转单元和固定单元；旋转单元安装在直升机旋翼桨毂顶端，与旋翼共同旋转；固定部分设置在直升机的旋翼轴上以及直升机内部；

在桨叶表面布设光纤光栅串，光纤光栅串感知的旋翼应变信号通过所述旋转单元传递给固定单元，同时由固定单元向所述旋转单元供电。

进一步地，所述旋转单元包括：供电模块、光纤光栅解调仪、数据采集器、载波通信机的旋转部分、旋翼防除冰供电滑环旋转部分；

其中，供电模块与光纤光栅解调仪、数据采集器、载波通信机的旋转部分连接，光纤光栅解调仪、数据采集器、载波通信机的旋转部分、旋翼防除冰供电滑环旋转部分依次连接。

进一步地，所述固定单元包括：旋翼防除冰供电滑环固定部分、电源、载波通信机固定部分和数据存储器；

其中，电源连接所述供电模块以及载波通信机固定部分和数据存储器；旋翼防除冰供电滑环固定部分与旋翼防除冰供电滑环旋转部分活动式配合，所述旋翼防除冰供电滑环固定部分与载波通信机固定部分连接，载波通信机固定部分与数据存储器连接。

进一步地，所述供电模块用于通过电源向光纤光栅解调仪、数据采集器、载波通信机的旋转部分供电；光纤光栅解调仪用于检测布设在桨叶表面的光纤光栅串感知的旋翼应变信号，并将旋翼应变信号通过数据采集器传递给载波通信机的旋转部分。

进一步地，载波通信机的旋转部分将所述旋翼应变信号通过旋翼防除冰供电滑环旋转部分、固定部分传输给载波通信机固定部分然后存储到数据存储器内。

进一步地，旋转单元和固定单元均使用GPS或北斗直接授时达到时间同步，引入GPS或北斗授时器，便于机载设备间数据比对。

本实用新型的优点是采用基于光纤布拉格光栅测量的光学传感技术和电力线载波通信技术，实现了直升机旋翼动载荷光学传感同步动态飞行实测。

附图说明

图1为旋翼动载荷光学传感飞行测试系统框架图。

图中标号说明：1旋转单元，2供电模块，3光纤光栅解调仪，4数据采集器，5载波通信机的旋转部分，6旋翼防除冰供电滑环旋转部分，7旋翼防除冰供电滑环固定部分，8电源，9载波通信机固定部分，10数据存储器，11直升机，12旋翼轴，13桨叶。

具体实施方式

本实用新型提供的旋翼动载荷光学传感飞行测试系统和方法采用基于光纤布拉格光栅测量的光学传感技术和电力线载波通信技术。

参见图1，本实用新型提供了一种旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，包括旋转单元1和固定单元；旋转单元1安装在直升机旋翼桨毂顶端，与旋翼共同旋转；固定单元设置在直升机旋翼轴12以及直升机内部；

在桨叶13表面布设光纤光栅串，光纤光栅串感知的旋翼应变信号通过所述旋转单元1传递给固定单元，同时由固定单元向所述旋转单元1供电。

进一步地，所述旋转单元1包括：供电模块2、光纤光栅解调仪3、数据采集器4、载波通信机的旋转部分5、旋翼防除冰供电滑环旋转部分6；

其中，供电模块2与光纤光栅解调仪3、数据采集器4、载波通信机的旋转部分5连接，光纤光栅解调仪3、数据采集器4、载波通信机的旋转部分5、旋翼防除冰供电滑环旋转部分6依次连接。

进一步地，所述固定单元包括：旋翼防除冰供电滑环固定部分7、电源8、载波通信机固定部分9和数据存储器10；

其中，电源8连接所述供电模块2以及载波通信机固定部分9和数据存储器10；旋翼防除冰供电滑环固定部分7与旋翼防除冰供电滑环旋转部分6活动式配合，所述旋翼防除冰供电滑环固定部分7与载波通信机固定部分9连接，载波通信机固定部分9与数据存储器10连接。

进一步地，所述供电模块2用于通过电源8向光纤光栅解调仪3、数据采集器4、载波通信机的旋转部分5供电；光纤光栅解调仪3用于检测布设在桨叶表面的光纤光栅串感知的旋翼应变信号，并将旋翼应变信号通过数据采集器4传递给载波通信机的旋转部分5。

进一步地，载波通信机的旋转部分5将所述旋翼应变信号通过旋翼防除冰供电滑环旋转部分6、固定部分7传输给载波通信机固定部分9然后存储到数据存储器10内。

进一步地，旋转单元和固定单元均使用GPS或北斗直接授时达到时间同步，引入GPS或北斗授时器，便于机载设备间数据比对。

基于上述系统，本实用新型的测试方法包括以下步骤：

步骤1，为了飞行实测基于光纤光栅的直升机旋翼动载荷，在桨叶13表面布设按照设计尺寸定制的光纤光栅串，用于感知基于光纤光栅的旋翼应变信号，并使用光纤光栅解调仪3准确、迅速检测出所采集光学信号的波长变化过程；

步骤2，通过直升机11自身旋翼轴12上设置的旋翼防除冰供电滑环的旋转部分6、固定部分7进行旋翼应变信号的传输，同时将电源8通过供电模块2提供给光纤光栅解调仪3、数据采集器4、载波通信机的旋转部分5；解决动、静之间的信号传输与供电问题；旋转部分1和桨毂固联随着桨叶13同步旋转；

步骤3，将光纤光栅解调仪3的输出信号传输给数据采集器4，再传输给载波通信机旋转部分5；利用旋翼防除冰供电滑环(6和7)的两条线路，通过旋翼防除冰供电滑环旋转部分6和旋翼防除冰供电滑环固定部分7，将载波通信机旋转部分5的信号传输给载波通信机固定部分9，最后传输至数据存储器10，完成下行信号传输；

步骤4，电源(UPS电源)8提供的直流电，利用旋翼防除冰供电滑环(6和7)传输信号的原有两条线路，通过旋翼防除冰供电滑环固定部分7和旋翼防除冰供电滑环旋转部分6，传输直流电到电源2，通过电源2调配将直流电传输至光纤光栅解调仪3、数据采集器4和载波通信机旋转部分5，完成上行直流电传输；并且，电源8还提供直流电到载波通信机固定部分9和数据存储器10。

以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，其特征在于，包括旋转单元(1)和固定单元；旋转单元(1)安装在直升机(11)旋翼桨毂顶端，与旋翼共同旋转；固定部分设置在直升机(11)的旋翼轴(12)上以及直升机(11)内部；

在桨叶(13)表面布设光纤光栅串，光纤光栅串感知的旋翼应变信号通过所述旋转单元(1)传递给固定单元，同时由固定单元向所述旋转单元(1)供电。

2.根据权利要求1所述旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，其特征在于，所述旋转单元(1)包括：供电模块(2)、光纤光栅解调仪(3)、数据采集器(4)、载波通信机的旋转部分(5)、旋翼防除冰供电滑环旋转部分(6)；

其中，供电模块(2)与光纤光栅解调仪(3)、数据采集器(4)、载波通信机的旋转部分(5)连接，光纤光栅解调仪(3)、数据采集器(4)、载波通信机的旋转部分(5)、旋翼防除冰供电滑环旋转部分(6)依次连接。

3.根据权利要求2所述旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，其特征在于，所述固定单元包括：旋翼防除冰供电滑环固定部分(7)、电源(8)、载波通信机固定部分(9)和数据存储器(10)；

其中，电源(8)连接所述供电模块(2)以及载波通信机固定部分(9)和数据存储器(10)；旋翼防除冰供电滑环固定部分(7)与旋翼防除冰供电滑环旋转部分(6)活动式配合，所述旋翼防除冰供电滑环固定部分(7)与载波通信机固定部分(9)连接，载波通信机固定部分(9)与数据存储器(10)连接。

4.根据权利要求3所述旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，其特征在于，所述供电模块(2)用于通过电源(8)向光纤光栅解调仪(3)、数据采集器(4)、载波通信机的旋转部分(5)供电；光纤光栅解调仪(3)用于检测布设在桨叶(13)表面的光纤光栅串感知的旋翼应变信号，并将旋翼应变信号通过数据采集器(4)传递给载波通信机的旋转部分(5)。

5.根据权利要求4所述旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，其特征在于，载波通信机的旋转部分(5)将所述旋翼应变信号通过旋翼防除冰供电滑环旋转部分(6)、旋翼防除冰供电滑环固定部分(7)传输给载波通信机固定部分(9)然后存储到数据存储器(10)内。

6.根据权利要求1所述旋翼动载荷光学传感飞行测试系统，其特征在于，旋转单元(1)和固定单元均使用GPS或北斗直接授时达到时间同步，引入GPS或北斗授时器，便于机载设备间数据比对。

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