CN219361339U - 一种旋翼振动应力测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋翼振动应力测试设备，旋翼应变测量单元和静部件接收机单元之间数据通过无线连接；旋翼应变测量单元设于旋翼桨毂顶端，静部件接收机单元设于直升机舱内。本实用新型解决了直升机旋翼测试过程中实时获取直升机旋翼桨叶上贴装的应变测量信号。

Description

一种旋翼振动应力测试设备

技术领域

本实用新型涉及直升机技术领域，具体涉及一种旋翼振动应力测试设备。

背景技术

近年来，国内也涌现出一些旋转部件测试相关企业，逐渐在地面设备及民用飞机上进行开发，但均限制于应用环境及系统可靠性等因素，难以满足机载严格环境下应用。面对直升机旋翼、尾桨最大飞行包线能够满足，产品轻量化、体积小型化，是动部件载荷测试系统设计的主要方向，采用高集成度模块化封装技术，加之系统低功耗设计成为设计主流，为以后超高转速应用提供有效的方向。目前现有技术中在旋翼测试过程中，某些加装设备重量、体积较大，对改装安装设备带来很多不便，加装较重的设备对飞行状态影响较大无法测试出最优飞行数据。某些设备只能对动部件数据进行数据采集存储，无法实时将数据传输至地面监控中心进行远程遥测监控的缺点。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种旋翼振动应力测试设备，以解决现有技术中旋翼测试过程中，加装设备重量、体积较大，对改装安装设备带来很多不便的问题。

本实用新型实施例提供一种旋翼振动应力测试设备，包括：一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，由旋翼应变测量单元和静部件接收机单元构成。

作为本实用新型的优选方式，所述旋翼应变测量单元，包括壳体Ⅰ，壳体Ⅰ外侧依次设有收发天线接口Ⅰ、电源接口和电源指示灯，电源模块Ⅰ设于壳体Ⅰ中心位置，数据采集模块、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ均匀设于壳体Ⅰ内侧一周，数据采集模块和处理模块和无线数据传输模块Ⅰ上方与底板连接总线连接，底板连接总线设于壳体Ⅰ内部，底板连接总线设于盖板下方。

作为本实用新型的优选方式，所述静部件接收机单元，包括壳体Ⅱ，两个壳体Ⅱ中间依次设有无线数据传输模块Ⅱ、数据处理模块Ⅱ和电源模块Ⅱ，收发天线接口Ⅱ设于无线数据传输模块Ⅱ上，输出接口设于数据处理模块Ⅱ上，电源接口设于电源模块Ⅱ上，电源指示灯Ⅱ设于电源模块Ⅱ上。

作为本实用新型的优选方式，所述旋翼应变测量单元共设有1-7个数据采集模块安装位置，数据采集模块设置的个数是1-7，数据采集模块能在任意位置互换安装。

作为本实用新型的优选方式，所述每个数据采集模块固定有10个采集通道。

作为本实用新型的优选方式，所述壳体Ⅰ的直径为215mm，高度为60mm。

作为本实用新型的优选方式，所述数据采集模块、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ的高度为51mm，厚度为24mm。

作为本实用新型的优选方式，所述电源模块Ⅰ的直径为100mm，厚度为10mm。

作为本实用新型的优选方式，所述无线数据传输模块Ⅱ的长为105mm，宽为14.5mm，高为80mm；数据处理模块Ⅱ的长为105mm，宽为14.5mm，高为80mm。

作为本实用新型的优选方式，所述电源模块Ⅱ的长为105mm，宽为28.5mm，高为80mm。

本实用新型实施例提供的一种旋翼振动应力测试设备，解决了直升机旋翼测试过程中实时获取直升机旋翼桨叶上贴装的应变测量信号，通过无线传输将获取的动部件传感器数据实时传输至机上静部件处理，对旋翼上振动应力测试数据进行解算。通过加装的旋翼振动应力测试设备为试飞测试旋翼结构强度，飞行参数等提供动态数据支撑，为专业课题分析旋翼飞行状态提供测试设备保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的旋翼振动应力测试设备模块化系统框图；

图2为本实用新型实施例提供的旋翼振动应力测试设备及其天线的安装位置示意图；

图3为本实用新型实施例提供的旋翼振动应力测试设备的旋翼应变测量单元内部功能模块图；

图4为本实用新型实施例提供的静部件接收机单元结构图；

图5为本实用新型实施例提供的旋翼应变测量单元结构图；

图6为本实用新型实施例提供的无线传输载波频点测试图；

图中，1、盖板，2、电源模块Ⅰ，3、数据采集模块，4、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ，5、收发天线接口Ⅰ，6、电源接口，7、电源指示灯Ⅰ，8、壳体Ⅰ，9、底板连接总线，10、无线数据传输模块Ⅱ，11、数据处理模块，12、电源模块Ⅱ，13、输出接口，14、壳体Ⅱ，15、收发天线接口Ⅱ，16、电源指示灯Ⅱ，17、旋翼应变测量单元，18、静部件接收机单元，19、旋翼应变测量单元的收发天线，20、射频线缆，21、直升机顶部整流罩，22、直升机旋翼桨叶，23、旋翼桨毂及安装平台，24、静部件接收机单元的收发天线，25、直升机尾斜梁。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

一种旋翼振动应力测试设备由旋翼应变测量单元17和静部件接收机单元18构成，如图1所示；旋翼应变测量单元17和静部件接收机单元18之间数据通过无线连接；旋翼应变测量单元17设于旋翼桨毂顶端，静部件接收机单元18设于直升机舱内；

旋翼应变测量单元17，如图3和图5所示，包括壳体Ⅰ8，壳体Ⅰ8外侧依次设有收发天线接口Ⅰ5、电源接口6和电源指示灯7，电源模块Ⅰ2设于壳体Ⅰ8中心位置，数据采集模块3、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ4均匀设于壳体Ⅰ8内侧一周，数据采集模块3、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ4上方与底板连接总线9连接，底板连接总线9设于壳体Ⅰ8内部，底板连接总线9设于盖板1下方；

数据采集模块3与处理模块和无线数据传输模块Ⅰ4共组成8个独立模块，360°均匀分布安装在壳体Ⅰ8内部一周，任意两个相邻模块之间中心角度为45°；旋翼应变测量单元17为密封整体结构，数据采集模块3与外部应变传感器连接。

壳体Ⅰ8的直径为215mm，高度为60mm；

数据采集模块3、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ4的高度为51mm，厚度为24mm；

电源模块Ⅰ2的直径为100mm，厚度为10mm。

静部件接收机单元18如图4所示，包括壳体Ⅱ14，两个壳体Ⅱ14中间依次设有无线数据传输模块Ⅱ10、数据处理模块Ⅱ11和电源模块Ⅱ12，收发天线接口Ⅱ15设于无线数据传输模块Ⅱ10上，输出接口13设于数据处理模块Ⅱ11上，电源接口6设于电源模块Ⅱ12上，电源指示灯Ⅱ16设于电源模块Ⅱ12上。

无线数据传输模块Ⅱ10的长为105mm，宽为14.5mm，高为80mm。

数据处理模块Ⅱ11的长为105mm，宽为14.5mm，高为80mm。

电源模块Ⅱ12的长为105mm，宽为28.5mm，高为80mm。

处理模块和无线数据传输模块Ⅰ4用于接收发送过来的打包数据按照无线帧格式进行加载，然后经过编码调制和无线电变频处理后通过无线链路辐射出去，将所有数据采集模块3的数据进行汇总和封包处理，附加时间信息和校验码值，最终进行发送；

数据采集模块3用于为应变传感器提供激励信号，接收应变传感器输出的差分电压信号并对应变传感器输出的信号放大、滤波、增益调整、AD同步采集、零位修正，将最终产生的数据转换成串行码流，串行码流最终通过标准背板总线传输至处理模块；旋翼应变测量单元17共设有1-7个数据采集模块3的安装位置，数据采集模块3设置的个数是1-7，数据采集模块3能在任意位置互换安装；

每个数据采集模块3固定有10个采集通道，旋翼应变测量单元17最少安装1个数据采集模块3，最多安装7个数据采集模块3，最多70通道；每个数据采集模块3采集10个通道的应变测量信号；

电源模块Ⅰ2用于为旋翼应变测量单元17中所有模块提供电源，通过设备底板总线传输至各类模块；

无线数据传输模块Ⅱ10通过收发天线接收旋翼应变测量单元17中处理模块和无线数据传输模块Ⅰ4发射的无线电磁波信号，通过无线数据解码，形成串行数据码流；

数据处理模块Ⅱ11用于接收无线数据传输模块Ⅱ发送过来的数据，并对数据进行处理转换成标准的数据传输协议RS422和以太网数格格式送入后端的机上记录/遥测系统，同时机上授时系统通过IRIG-B将数据传输给数据处理模块Ⅱ11；

电源模块Ⅱ12用于为舱内静部件接收机设备中各类模块提供电源，采用机载28VDC电源输入。

旋翼振动应力测试设备中旋翼应变测量单元17和旋翼应变测量单元的收发天线19安装在旋翼桨毂上，随桨毂做旋转运动，通过射频线缆20将旋翼应变测量单元17和旋翼应变测量单元的收发天线19连接，收发天线引至旋翼桨毂顶部整流罩上方进行安装固定。旋翼振动应力测试设备静部件接收机单元18安装在设备舱内，静部件接收机单元18与静部件接收机单元的收发天线24通过射频线缆20连接，静部件接收机单元的收发天线24安装在直升机尾斜梁25蒙皮上部，为实现较好的数据传输链路环境，静部件接收机单元的收发天线24安装平面高于旋翼工作旋转平面，实现无线信号传输无遮挡。

旋翼应变测量单元17安装在图2直升机旋翼桨毂及安装平台23处，旋翼桨毂及安装平台23位于直升机旋翼桨叶22水平面以上；旋翼应变测量单元17上方设有直升机顶部整流罩21，旋翼应变测量单元的收发天线19安装于直升机顶部整流罩21上方。旋翼应变测量单元的收发天线19与旋翼应变测量单元17之间采用射频线缆20连接。

旋翼桨毂及安装平台23、直升机旋翼桨叶22、旋翼应变测量单元17、直升机顶部整流罩21、收发天线绕旋翼桨毂中心高速旋转。

静部件接收机单元18安装于直升机舱内设备安装台架上，采用刚性连接方式连接。静部件接收机单元的收发天线24安装于直升机尾斜梁25上部，安装平面高于直升机旋翼桨叶22旋转水平面以上，高于直升机旋翼桨叶22为了无线信号传输更佳可靠稳定，减小直升机旋翼桨叶22旋转对无线信号传输的干扰。静部件接收机单元的收发天线24与静部件接收机单元18之间采用射频线缆20连接。

一种旋翼振动应力测试设备试验测试在实验室搭建测试系统，输入信号采用应变模拟器模拟应变传感器输出信号，输出通过PC机安装配套的上位机软件进行数据检查。使用上位机配置加载软件对测试数据进行实时在线监测。输入信号施加在旋翼应变测量单元数据采集模块接口处，选择多点进行测试，抽取2块数据采集模块中前四个通道进行测试，通道增益可选200/400/1000/2000，默认为400倍，模拟信号测量范围为-10V～+10V。旋翼应变测量单元数据通过无线传输至静部件接收机单元18，静部件接收机单元18输出以太网数据，采用上位机软件采集到的数据进行码值转换，对系统的测量精度进行计算，如表1所示。

表1测试试验数据表

由表1测试数据可知，通过使用自动校零功能后，零位电压均调整在±5mV内，输入直流信号经400倍增益后，输出精度误差最大为0.25％，均满足机载数据采集系统要求的0.6％精度指标。将载波频点设置为1.455MHz时，通过频率分析仪接收无线信号，实测的无线频谱图如图6所示。根据频谱仪测试的工作频点为1.455MHz，与配置结果一致，信号接收灵敏度RSSI约为-40dBm，满足接收信号强度范围。经过实测系统无线传输延迟稳定在2.5ms，无线传输丢包率小于10^-6，试验测试各项功能准确正常。通过试验测试可知，旋翼振动应力测试设备符合机载测试实时数据采集要求。目前正在应用于某型直升机旋翼载荷测试项目中，获取直升机旋翼桨叶22应变测试数据。

需要说明的是，对于上述方法的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型并不受所描述的动作顺序的限制。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本实用新型所必须的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，由旋翼应变测量单元(17)和静部件接收机单元(18)构成；

所述旋翼应变测量单元(17)，包括壳体Ⅰ(8)，壳体Ⅰ(8)外侧依次设有收发天线接口Ⅰ(5)、电源接口(6)和电源指示灯(7)，电源模块Ⅰ(2)设于壳体Ⅰ(8)中心位置，数据采集模块(3)、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ(4)均匀设于壳体Ⅰ(8)内侧一周，数据采集模块(3)和处理模块和无线数据传输模块Ⅰ(4)上方与底板连接总线(9)连接，底板连接总线(9)设于壳体Ⅰ(8)内部，底板连接总线(9)设于盖板(1)下方；

所述静部件接收机单元(18)，包括壳体Ⅱ(14)，两个壳体Ⅱ(14)中间依次设有无线数据传输模块Ⅱ(10)、数据处理模块Ⅱ(11)和电源模块Ⅱ(12)，收发天线接口Ⅱ(15)设于无线数据传输模块Ⅱ(10)上，输出接口(13)设于数据处理模块Ⅱ(11)上，电源接口(6)设于电源模块Ⅱ(12)上，电源指示灯Ⅱ(16)设于电源模块Ⅱ(12)上。

2.根据权利要求1所述的一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，所述旋翼应变测量单元(17)共设有1-7个数据采集模块(3)安装位置，数据采集模块(3)设置的个数是1-7，数据采集模块(3)能在任意位置互换安装。

3.根据权利要求2所述的一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，所述每个数据采集模块(3)固定有10个采集通道。

4.根据权利要求1所述的一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，所述壳体Ⅰ(8)的直径为215mm，高度为60mm。

5.根据权利要求1所述的一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，所述数据采集模块(3)、处理模块和无线数据传输模块Ⅰ(4)的高度为51mm，厚度为24mm。

6.根据权利要求1所述的一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，所述电源模块Ⅰ(2)的直径为100mm，厚度为10mm。

7.根据权利要求1所述的一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，所述无线数据传输模块Ⅱ(10)的长为105mm，宽为14.5mm，高为80mm；数据处理模块Ⅱ(11)的长为105mm，宽为14.5mm，高为80mm。

8.根据权利要求1所述的一种旋翼振动应力测试设备，其特征在于，所述电源模块Ⅱ(12)的长为105mm，宽为28.5mm，高为80mm。