RU2034257C1 - Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенд для его осуществления - Google Patents

Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенд для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2034257C1
RU2034257C1 SU4947295A RU2034257C1 RU 2034257 C1 RU2034257 C1 RU 2034257C1 SU 4947295 A SU4947295 A SU 4947295A RU 2034257 C1 RU2034257 C1 RU 2034257C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sleeve
rotor
blade
helicopter
moment
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
А.З. Воронков
С.Б. Соболь
Original Assignee
Вертолетный научно-технический комплекс им.Н.И.Камова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вертолетный научно-технический комплекс им.Н.И.Камова filed Critical Вертолетный научно-технический комплекс им.Н.И.Камова
Priority to SU4947295 priority Critical patent/RU2034257C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2034257C1 publication Critical patent/RU2034257C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к авиационной технике и касается способа испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенда для его осуществления. Цель изобретения - определение жесткости композиционного подшипника вертикального шарнира рукава втулки несущего винта вертолета. Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета заключается в последовательном нагружении с частотой вращения винта, а затем с частотой "земного резонанса" и вращения винта и определении частоты собственных колебаний лопасти, моментов в вертикальном шарнире рукава втулки несущего винта вертолета и жесткости композиционного подшипника из соотношения, приведенного в формуле изобретения. Нагружение лопасти осуществляют на стенде, позволяющем моделировать нагрузки, действующие на реальную лопасть, установленную на вертолете. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к авиационной технике и касается способа испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенда для его осуществления.
Известен способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета, заключающийся в нагружении лопасти несущего винта вертолета в плоскости вращения с частотой вращения винта, а затем с частотой "земного резонанса" и вращения винта и определении частоты собственных колебаний лопасти, моментов в вертикальном шарнире рукава втулки несущего винта вертолета и жесткостных характеристик вертикального шарнира [1]
Согласно этому способу испытания проводятся на вертолете, что приводит к большим затратам на их проведение. Кроме того, при испытаниях на вертолете нельзя выделить ту часть собственной частоты, которая обусловлена действием только момента центробежной силы при колебаниях лопасти относительно вертикального шарнира, что приводит к снижению достоверности определения жесткости компози- ционного подшипника вертикального шарнира.
Известен стенд для динамических испытаний элементов, содержащий станину с узлами крепления испытываемого элемента, механизм создания продольной нагрузки и силовозбудитель, связанные с узлами крепления испытываемого элемента [2]
Однако на таком стенде нельзя осуществить одновременное нагружение рукава втулки несущего винта с частотами вращения несущего винта и "земного резонанса". Кроме того, на стенде невозможно имитировать момент центробежной силы при колебаниях лопасти относительно верти- кального шарнира.
Целью изобретения является определение жесткости композиционного подшипника вертикального шарнира рукава втулки несущего винта вертолета.
Цель достигается тем, что в способе испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета, заключающемся в нагружении лопасти несущего винта вертолета в плоскости вращения с частотой вращения винта, а затем с частотой "земного резонанса" и вращения винта и определении частоты собственных колебаний лопасти, моментов в вертикальном шарнире рукава втулки несущего винта вертолета и жесткостных характеристик вертикального шарнира, нагружение лопасти осуществляют на стенде приложением к рукаву втулки продольной силы, равной центробежной силе лопасти, а затем одновременным приложением к рукаву втулки продольной силы и момента, равных соответственно центробежной силе и моменту от центробежной силы лопасти, а жесткость композиционного подшипника определяют из соотношения
C1= λ2I
Figure 00000001
·
Figure 00000002
, (1) где λ частота собственных колебаний лопасти при приложении к рукаву втулки продольной силы, равной центробежной силе лопасти;
λo частота собственных колебаний лопасти при одновременном приложении к рукаву втулки продольной силы и момента, равных соответственно центробежной силе и моменту от центробежной силы лопасти;
I момент инерции лопасти относительно вертикального шарнира;
ω частота вращения винта;
Мо момент в вертикальном шарнире при нагружении с частотой вращения винта;
М1 момент в вертикальном шарнире при одновременном нагружении с частотой "земного резонанса" и вращения винта.
Цель достигается также тем, что стенд, содержащий станину с узлами крепления испытываемого элемента, механизм создания продольной нагрузки и силовозбудитель, связанные с узлами крепления испытываемого элемента, снабжен балкой, связанной одним концом с проушинами осевого шарнира рукава втулки несущего винта вертолета, а другим концом посредством троса и упругого элемента со станиной, дополнительным силовозбудителем и шарнирно установленными на балке рычагами с массами, при этом силовозбудители шарнирно связаны с балкой и соединены через рычаги с массами.
Величину продольного усилия, создаваемого посредством троса и упругого элемента и создающего момент, имитирующий момент от центробежной силы лопасти при колебаниях ее относительно вертикального шарнира задают из соотношения
Q
Figure 00000003
, где Sл статический момент лопасти относительно оси вертикального шарнира;
lв расстояние от оси вертикального шарнира до оси вращения винта;
r расстояние от оси вертикального шарнира до точки крепления троса на балке;
а расстояние между точками крепления троса на балке и станине стенда;
ω частота вращения винта, а величину продольной силы N механизма создания продольной нагрузки устанавливают из соотношения
N=Nл-Q, где Nл центробежная сила лопасти в вертикальном шарнире.
На фиг. 1 показан стенд для динамических испытаний элементов, вид сбоку; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 схема действия силы Q на фиг. 2.
Рукав втулки несущего винта вертолета, включающий вертикальный шарнир 1, осевой шарнир 2, вертикальный ограничитель 3, через проушины горизонтального шарнира вертикального ограничителя 3 установлен на станине стенда 4. На проушинах осевого шарнира 2 закреплена балка 5, соединенная с механизмом 6 создания продольной нагрузки. На другом конце балки закреплен трос 7 с упругим элементом 8. На балке установлены силовозбудители 9 и 10, соединенные через рычаги 11 и 12 с массами 13 и 14. На корпусе осевого шарнира 2 установлен тензодатчик 15. Продольная ось стенда обозначена позицией 16.
На чертежах обозначены:
r расстояние от оси вертикального шарнира до точки крепления на балке;
а расстояние между точками крепления троса на балке и стенда;
r1, r2 расстояние от оси вертикального шарнира до оси шарнира рычагов 11 и 12 соответственно;
l1, l2 расстояние от оси шарнира рычагов 11 и 12 до центра тяжести масс 13 и 14 соответственно;
N, Q продольные усилия;
γ угол между осью балки 5 и продольной осью 16 стенда;
φ угол между тросом 7 и продольной осью 16 стенда.
Стенд работает следующим образом.
Рукав втулки устанавливают на станине стенда и нагружают при помощи механизма 6 продольной силой, равной центробежной силе лопасти Nл. К балке 5 прикладывают переменную силу, создающую момент в вертикальном шарнире ±5 кгм. При этом тензорезисторами, наклеенными на рукаве втулки, регистрируются изменения момента в вертикальном шарнире. Затем возбуждения прекращают и по записи на ленте осциллографа момента в вертикальном шарнире определяют чаcтоту cобcтвенных колебаний лопаcти в вертикальном шарнире при упругих деформациях композиционного подшипника λ.
Затем одновременно с продольной силой вертикальный шарнир нагружают моментом, равным по величине моменту центробежной силы лопасти при колебаниях ее относительно вертикального шарнира. Для этого при помощи троса 7 с упругим элементом 8 к балке 5 прикладывают продольное усилие Q. Далее к балке 5 прикладывают переменную силу, создающую момент в вертикальном шарнире ± 5 кгм. При этом продольная ось балки 5 отклоняется от продольной оси 16 стенда на угол γ За счет того, что трос 7 имеет упругий элемент 8, трос 7 может отклониться от продольной оси 16 стенда на угол φ (фиг. 3). При этом сила Q, направленная вдоль троса 7, создает момент относительно вертикального шарнира. В этом случае величину продольной силы механизма 6 устанавливают из соотношения N=Nл-Q. По записи на ленте осциллографа определяют частоту собственных колебаний λo при упругих деформациях композиционного подшипника.
Балка 5 снабжена двумя силовозбудителями, для того чтобы обеспечить нагружение композиционного подшипника вертикального шарнира рукава втулки несущего винта с частотой вращения винта и с частотой "земного резонанса". Силовозбудители 9 и 10 соединены через рычаги 11 и 12, шарнирно установленные на балке 5, с массами 13 и 14, для того чтобы при перемещениях силовозбудителей возникали колебания масс 13 и 14 относительно шарниров, при помощи которых рычаги 11 и 12 установлены на балке 5. При этом возникает переменная сила, которая создает переменный момент относительно вертикального шарнира. С помощью силовозбудителя 9, соединенного через рычаг 11, шарнирно установленный на балке 5, с массой 13, осуществляется нагружение с частотой вращения несущего винта.
По осциллограмме определяют величину момента в вертикальном шарнире Мо. Затем одновременно с нагружением с частотой вращения винта, обеспечиваемого силовозбудителем 9, при помощи силовозбудителя 10, соединенного через рычаг 12, шарнирно установленный на балке 5, с массой 14, обеспечивается нагружение с частотой "земного резонанса". По осциллограмме определяют величину момента в вертикальном шарнире М1. Затем по формуле (1) определяют жесткость композиционного подшипника вертикального шарнира втулки несущего винта вертолета.
Пример осуществления предлагаемого способа.
При испытаниях на стенде были замерены следующие величины: λ 8,92 1/с, λo=13,177 1/с, Мо=90 кгм, М1=24 кгм.
Параметры лопасти вертолета: I=121,31 кгм ˙ с2, Nл 24900 кг, ω 28,5 1/с.
При этом стенд имеет следующие параметры:
r1 r2 3 м, l1 l2 1 м, r 3,5 м, а 2 м, Q=1850 кг.
Силовозбудитель 9 возбуждает колебания с частотой 28,5 1/с. Масса 13 имеет величину 0,725 кг ˙ с2/м.
Силовозбудитель 10 возбуждает колебания с частотой 9,69 1/с. Масса 14 имеет величину 0,795 кг ˙ с2/м.
При этом величина жесткости композиционного подшипника вертикального шарнира втулки несущего винта составляет С1=3133,64 кгм.
Уравнение колебаний лопасти относительно вертикального шарнира
Iл
Figure 00000004
+(C1+Sлlвω2л 0, где Iл момент инерции лопасти относительно вертикального шарнира;
γл амплитуда угловых колебаний лопасти относительно вертикального шарнира.
Уравнение колебаний конструкции стенда относительно вертикального шарнира 1
I
Figure 00000005
+
Figure 00000006
C1+
Figure 00000007
0, где I момент инерции конструкции стенда относительно вертикального шарнира 1.
Слагаемое
Figure 00000008
γ представляет собой момент от силы относительно вертикального шарнира МQ. Величина МQ в соответствии с фиг. 3 определяется следующим образом. При отклонении оси балки 5 от продольной оси 16 стенда на угол γ трос 7 с упругим элементом 8 отклоняется от оси 16 на угол φ тогда r γ а φ.
В этом случае МQ Q sin φ˙ r. Так как углы γ и φ малы, sin φ φ Тогда
MQ= Q·φ·r
Figure 00000009
γ.
Для обеспечения идентичности испытаний подшипника вертикального шарнира втулки несущего винта на вертолете и стенде обеспечивают условия, что Iл I, γл=γ.
В этом случае получаем следующее выражение для величины силы Q:
Q
Figure 00000010
.
Частота собственных колебаний лопасти λ относительно вертикального шарнира при упругих деформациях композиционного подшипника связана с жесткостью С1 соотношением
λ2
Figure 00000011
.
Суммарная частота собственных колебаний лопасти λo относительно вертикального шарнира определяется соотношением
λo 2=λ+ν2ω2 где ν2=
Figure 00000012
Figure 00000013

Определив экспериментально λ и λo вычисляем
ν2=
Figure 00000014
.
Подставив величину ν2 в формулу для определения жесткости композиционного подшипника, получаем формулу
C1= λ2I
Figure 00000015
·
Figure 00000016
.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа и стенда для его осуществления достигается за счет того, что появляется возможность определять жесткость композиционного подшипника вертикального шарнира втулки несущего винта вертолета при испытаниях на стенде, что значительно снижает затраты на ее определение и одновременно повышает достоверность, за счет того, что можно определить ту часть собственной частоты колебаний, которая обусловлена моментом центробежной силы при колебаниях лопасти относительно вертикального шарнира.

Claims (1)

1. Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета, заключающийся в последовательном нагружении лопасти несущего винта вертолета в плоскости вращения с частотой вращения винта, а затем с частотой "земного резонанса" и вращения винта, определения частоты собственных колебаний лопасти, моментов в вертикальном шарнире рукава втулки несущего винта вертолета и жесткостных характеристик вертикального шарнира, отличающийся тем, что, с целью определения жесткости композиционного подшипника вертикального шарнира рукава втулки несущего винта вертолета, нагружение лопасти осуществляют на стенде приложением к рукаву втулки продольной силы, равной центробежной силе лопасти, а затем одновременным приложением к рукаву втулки продольной силы и момента, равных соответственно центробежной силе и моменту от центробежной силы лопасти, а жесткость C1 композиционного подшипника определяют из соотношения
Figure 00000017

где λ частота собственных колебаний лопасти при приложении к рукаву втулки продольной силы, равной центробежной силе лопасти;
lo частота собственных колебаний лопасти при одновременном приложении к рукаву втулки продольной силы и момента, равных соответственно центробежной силе и моменту от центробежной силы лопасти;
I момент инерции лопасти относительно вертикального шарнира;
M1 момент в вертикальном шарнире при нагружении с частотой "земного резонанса" и вращения винта;
M0 момент в вертикальном шарнире при нагружении с частотой вращения винта;
ω частота вращения винта;
2. Стенд для динамических испытаний элементов, преимущественно для испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета, содержащий станину с узлами крепления испытываемого элемента, механизм создания продольной нагрузки и силовозбудитель, связанные с узлами крепления испытываемого элемента, отличающийся тем, что, с целью определения жесткости композиционного подшипника вертикального шарнира рукава втулки несущего винта вертолета, стенд снабжен балкой, связанной одним концом с проушинами осевого шарнира рукава втулки несущего винта вертолета, а другим концом посредством троса и упругого элемента со станиной, дополнительным силовозбудителем и шарнирно установленными на балке рычагами с массами, при этом силовозбудители шарнирно связаны с балкой и соединены через рычаги с массами.
SU4947295 1991-06-24 1991-06-24 Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенд для его осуществления RU2034257C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4947295 RU2034257C1 (ru) 1991-06-24 1991-06-24 Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенд для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4947295 RU2034257C1 (ru) 1991-06-24 1991-06-24 Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенд для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2034257C1 true RU2034257C1 (ru) 1995-04-30

Family

ID=21580252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4947295 RU2034257C1 (ru) 1991-06-24 1991-06-24 Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенд для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2034257C1 (ru)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103808479A (zh) * 2014-02-25 2014-05-21 南京捷诺环境技术有限公司 一种振动测试能力验证用标准试样
CN104215442A (zh) * 2014-08-26 2014-12-17 中国直升机设计研究所 一种尾桨叶袖套离心力加载装置
CN104215444A (zh) * 2014-08-26 2014-12-17 中国直升机设计研究所 一种无轴承旋翼柔性梁离心力加载装置
CN110510148A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 昆明理工大学 一种大载荷无人直升机旋翼试验台
CN110641734A (zh) * 2019-09-29 2020-01-03 中国直升机设计研究所 一种主桨中央件挥摆加载装置
CN111649926A (zh) * 2020-06-08 2020-09-11 中国航发北京航空材料研究院 一种轴向与振动高低周复合疲劳试验装置
CN112432746A (zh) * 2020-10-21 2021-03-02 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 一种确定直升机桨叶挥摆载荷耦合程度的方法
CN114166490A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 中国直升机设计研究所 一种刚性旋翼主桨中央件的离心力分离式加载试验装置
CN114166489A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 中国直升机设计研究所 一种刚性主桨毂连接件的加载试验装置
CN114910235A (zh) * 2022-06-08 2022-08-16 北京航空航天大学 一种可调支点动载荷旋转激励装置
CN115781517A (zh) * 2022-12-20 2023-03-14 中国科学院光电技术研究所 用于弹性发射中抛光压力的控制装置及抛光压力确定方法
CN115781517B (zh) * 2022-12-20 2024-05-17 中国科学院光电技术研究所 用于弹性发射中抛光压力的控制装置及抛光压力确定方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Акимов А.И. и др. Летные испытания вертолетов. М.: Машиностроение, 1980, с.387-390. *
2. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. Справочник. М.: Металлургия, 1978, с.169-172. *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103808479A (zh) * 2014-02-25 2014-05-21 南京捷诺环境技术有限公司 一种振动测试能力验证用标准试样
CN104215442A (zh) * 2014-08-26 2014-12-17 中国直升机设计研究所 一种尾桨叶袖套离心力加载装置
CN104215444A (zh) * 2014-08-26 2014-12-17 中国直升机设计研究所 一种无轴承旋翼柔性梁离心力加载装置
CN104215442B (zh) * 2014-08-26 2017-07-07 中国直升机设计研究所 一种尾桨叶袖套离心力加载装置
CN104215444B (zh) * 2014-08-26 2018-02-23 中国直升机设计研究所 一种无轴承旋翼柔性梁离心力加载装置
CN110510148A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 昆明理工大学 一种大载荷无人直升机旋翼试验台
CN110510148B (zh) * 2019-08-29 2023-06-16 昆明理工大学 一种大载荷无人直升机旋翼试验台
CN110641734B (zh) * 2019-09-29 2022-11-04 中国直升机设计研究所 一种主桨中央件挥摆加载装置
CN110641734A (zh) * 2019-09-29 2020-01-03 中国直升机设计研究所 一种主桨中央件挥摆加载装置
CN111649926A (zh) * 2020-06-08 2020-09-11 中国航发北京航空材料研究院 一种轴向与振动高低周复合疲劳试验装置
CN112432746A (zh) * 2020-10-21 2021-03-02 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 一种确定直升机桨叶挥摆载荷耦合程度的方法
CN112432746B (zh) * 2020-10-21 2022-11-11 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 一种确定直升机桨叶挥摆载荷耦合程度的方法
CN114166490A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 中国直升机设计研究所 一种刚性旋翼主桨中央件的离心力分离式加载试验装置
CN114166489A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 中国直升机设计研究所 一种刚性主桨毂连接件的加载试验装置
CN114166490B (zh) * 2021-11-23 2023-05-23 中国直升机设计研究所 一种刚性旋翼主桨中央件的离心力分离式加载试验装置
CN114910235A (zh) * 2022-06-08 2022-08-16 北京航空航天大学 一种可调支点动载荷旋转激励装置
CN114910235B (zh) * 2022-06-08 2023-02-28 北京航空航天大学 一种可调支点动载荷旋转激励装置
CN115781517A (zh) * 2022-12-20 2023-03-14 中国科学院光电技术研究所 用于弹性发射中抛光压力的控制装置及抛光压力确定方法
CN115781517B (zh) * 2022-12-20 2024-05-17 中国科学院光电技术研究所 用于弹性发射中抛光压力的控制装置及抛光压力确定方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2034257C1 (ru) Способ испытаний на "земной резонанс" элементов несущего винта вертолета и стенд для его осуществления
Gomez-Mancilla et al. The influence of crack-imbalance orientation and orbital evolution for an extended cracked Jeffcott rotor
EP1976760B1 (en) System for and method of monitoring free play of aircraft control surfaces
CN109969427A (zh) 一种具有变性补偿功能的负载模拟平台
KR100417527B1 (ko) 헬리콥터 로터 블레이드와 허브시스템의 정적구조 피로시험 장치
US6609428B2 (en) Nonresonant technique for estimation of the mechanical properties of viscoelastic materials
US4750361A (en) Universal balancing machine
JP4098429B2 (ja) 釣合い試験機及び釣合い試験方法
RU2052787C1 (ru) Стенд для динамических испытаний конструкций балочного типа воздушного винта летательного аппарата
Bollay et al. Some experimental results on wing flutter
JPS5919834A (ja) ねじり疲労試験装置
Smith et al. Composite rotorcraft flexbeams with viscoelastic damping layers for aeromechanical stability augmentation
RU2102713C1 (ru) Стенд для динамических испытаний элементов воздушного винта летательного аппарата
JPH0725648Y2 (ja) 動力試験装置の検量装置
RU2028591C1 (ru) Стенд для динамических испытаний элементов
SU720330A1 (ru) Способ определени жесткости твердых тел
US1871756A (en) Means for examining structures
RU1053580C (ru) Стенд для испытаний маятникового виброгасителя винта вертолета
Best Propeller balancing problems
Rasuo Verification testing of aeronautical constructions from composite laminated materials in designing process
SU1765739A1 (ru) Способ усталостных испытаний рабочего колеса лопаточной машины
JPH0868717A (ja) 橋梁の加振装置
JPS6140331B2 (ru)
RU2039958C1 (ru) Способ динамической балансировки воздушно-винтового агрегата силовой установки на самолете
RU2034258C1 (ru) Способ определения вибрационных сил, возникающих на валу винта вертолета в полете