RU2789233C1 - Method and device for measuring flying movement, conicusness and convergence of aircraft rotor blades - Google Patents
Method and device for measuring flying movement, conicusness and convergence of aircraft rotor blades Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789233C1 RU2789233C1 RU2022120571A RU2022120571A RU2789233C1 RU 2789233 C1 RU2789233 C1 RU 2789233C1 RU 2022120571 A RU2022120571 A RU 2022120571A RU 2022120571 A RU2022120571 A RU 2022120571A RU 2789233 C1 RU2789233 C1 RU 2789233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- video
- blades
- video cameras
- calibration
- shield
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области вертолетостроения, а конкретно, к видео фиксирующему устройству наблюдения, и может быть использовано для измерения маховых движений, соконусности и сближения лопастей несущих винтов соосных вертолетов, либо для определения изгибно-крутильных колебаний и влияния погодных условий на лопасти несущих винтов всех типов вертолетов, таких как обледенение, сильная влажность и т.п.Изобретение может быть использовано для предотвращения аварийных ситуаций связанных с возможным схлестыванием лопастей, возникающих при определенных режимах полета.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of helicopter engineering, and specifically to a video fixing observation device, and can be used to measure the flapping movements, conicity and convergence of rotor blades of coaxial helicopters, or to determine bending-torsional vibrations and the effect of weather conditions on the rotor blades of all types of helicopters, such as icing, high humidity, etc. The invention can be used to prevent emergencies associated with possible collision of the blades that occur during certain flight modes.
Известны способы измерения маховых движений и сближения лопастей несущих винтов соосных вертолетов. Более 50 лет измерения маховых движений и сближения лопастей несущих винтов соосных вертолетов выполняется при помощи приборов фотографирования соконусности (далее - ПФС). Для осуществления упомянутого способа необходимо тяжелое, объемное оборудование, габариты которого составляют примерно 2 м3, а вес около 340 кг.Known methods for measuring the flapping movements and the convergence of the rotor blades of coaxial helicopters. For more than 50 years, the measurement of the flapping movements and the convergence of the main rotor blades of coaxial helicopters has been performed using taper photography devices (hereinafter referred to as PFS). To implement the said method, heavy, bulky equipment is required, the dimensions of which are about 2 m 3 and the weight is about 340 kg.
В основу работы аппаратуры ПФС положен способ фотографирования концов лопастей в момент их прохождения перед щелью диафрагмы ПФС.Фотографирование производится на движущуюся непрерывно светочувствительную фотоленту, для зарядки одной кассеты ПФС, требуется 20 метров фотоленты. Продолжительность записи за один полет 1,6 минуты, это примерно 23-24 режима по 4 секунды записи. После выполнения наземно-летных испытаний, фотоленты обрабатываются в фотолаборатории по принципу проявки черно-белых фотографий. Время получения результатов составляет 2 дня. Метод надежный, но требует замены на более новые методы измерения.The operation of the PPS equipment is based on the method of photographing the ends of the blades at the moment they pass in front of the PPS diaphragm slit. The duration of the recording for one flight is 1.6 minutes, which is approximately 23-24 modes of 4 seconds of recording. After performing ground-flight tests, the phototapes are processed in a photo laboratory according to the principle of developing black and white photographs. The time for obtaining results is 2 days. The method is reliable, but needs to be replaced by newer measurement methods.
Недостатки метода измерения сближения между концами лопастей несущих винтов с помощью аппаратов ПФС: метод устарел; много времени занимает на подготовку вертолета к испытаниям; нет запасных частей для аппаратов ПФС; требуется фотолаборатория для обработки фотолент; очень объемное оборудование; максимальная время записи полета 1,6 минут; требует больших финансовых затрат.Disadvantages of the method of measuring the convergence between the ends of the rotor blades using PPS devices: the method is outdated; takes a lot of time to prepare the helicopter for testing; no spare parts for PFS devices; a photo lab is required to process photo tapes; very voluminous equipment; maximum flight recording time 1.6 minutes; requires large financial costs.
Известен способ измерения несоконусности лопастей несущего винта вертолета и устройство для его осуществления (патент RU 2415053, публ. 27.03.2011, B64F 5/00). Способ измерения несоконусности заключается в том, что опорный кадр изображения формируют путем усреднения всех кадров изображения за период не менее одного оборота несущего винта и подают на формирователь межкадровой разности одновременно с видеосигналом текущего кадра. Определяют и фиксируют максимальное значение амплитуды разностного видеосигнала. Используют его для отслеживания превышения разностным видеосигналом следующей лопасти заданного значения от зафиксированной амплитуды, фиксируют координату первого превышения порога. Определяют кадр с минимальной координатой первого превышения порога и сохраняют эту координату. Производят усреднение этой координаты за период нескольких оборотов несущего винта. Запускают алгоритм поиска базовой лопасти.A known method for measuring the misalignment of the rotor blades of a helicopter and a device for its implementation (patent RU 2415053, publ. 27.03.2011,
Известен способ измерения расстояния между концами лопастей вращающихся несущих соосных винтов вертолета, наиболее близкий к заявляемому изобретению, (SU 295713, публ. 12.02.1971, B64D 47/00), при котором при помощи закрепленной на вертолете фотокамеры с узкой щелью на диафрагме, расположенной параллельно валу винтов, фотографируют концы лопастей на непрерывно движущуюся фоточувствительную пленку, а затем этой же фотокамерой фотографируют штангу с масштабной шкалой, установленную на расстоянии радиуса винта от его оси, и полученным шаблоном расшифровывают фотограммы.A known method for measuring the distance between the ends of the blades of rotating coaxial rotors of a helicopter, closest to the claimed invention, (SU 295713, publ. parallel to the propeller shaft, the ends of the blades are photographed on a continuously moving photosensitive film, and then the rod with a scale scale is photographed with the same camera, installed at a distance of the propeller radius from its axis, and the resulting template deciphers the photograms.
Недостатками устройства являются наличие механических узлов со сложной кинематикой, ограниченность времени записи информации из-за использования фотопленки и невозможность получения информации во время полета, чувствительность фотопленки к солнечному свету.The disadvantages of the device are the presence of mechanical components with complex kinematics, the limited time of recording information due to the use of photographic film and the inability to obtain information during the flight, the sensitivity of photographic film to sunlight.
Техническая проблема, решаемая заявляемой группой изобретений, заключается в создании простого устройства с возможностью применения группы видеокамер для осуществления видеофиксации лопастей несущих винтов в момент их вращения, с помощью которого реализуют способ измерения махового движения, соконусности и сближения лопастей несущих винтов летательных аппаратов.The technical problem solved by the claimed group of inventions is to create a simple device with the possibility of using a group of video cameras for video recording of rotor blades at the moment of their rotation, with the help of which a method for measuring the flapping motion, conicity and convergence of aircraft rotor blades is implemented.
Технический результат, получаемый при реализации группы изобретений, заключается в повышении точности, надежности и удобства измерений, упрощении монтажа и демонтажа на вертолет.The technical result obtained by implementing a group of inventions is to improve the accuracy, reliability and convenience of measurements, simplify mounting and dismounting on a helicopter.
Для достижения технического результата предлагается способ измерения махового движения, соконусности и сближения лопастей несущих винтов летательных аппаратов, включающий видеосъемку в процессе заданных режимов полета вращающихся винтов и обработку результатов, в соответствии с заявляемым изобретением отличающийся тем, что на вал несущего винта летательного аппарата устанавливают устройство, на котором закреплены видеокамеры, таким образом, чтобы объект наблюдения находился в центре кадра, выполняют тарировку видеокамер, выполняют видеосъемку на заданных режимах полета и на земле, переносят видеозаписи с карт памяти на компьютер, проводят обработку видеофайлов, получают экранные значения координат, которые затем переводят в реальные значения, строят диаграмму зависимости экранных координат к реальным значениям шкалы делений средства измерения, на основании полученных данных вычисляют показатели положения объектов наблюдения.To achieve a technical result, a method is proposed for measuring the flapping motion, conicity and convergence of the rotor blades of aircraft, including video recording during the specified flight modes of the rotating propellers and processing the results, in accordance with the claimed invention, characterized in that a device is installed on the rotor shaft of the aircraft, on which the video cameras are fixed so that the object of observation is in the center of the frame, calibrate the video cameras, perform video recording in the specified flight modes and on the ground, transfer video recordings from memory cards to a computer, process video files, obtain on-screen coordinates, which then translate into real values, build a diagram of the dependence of the screen coordinates to the real values of the division scale of the measuring instrument, based on the obtained data, the indicators of the position of the objects of observation are calculated.
Кроме того, тарировку видеокамер выполняют с использованием тарировочного щита или нивелирной линейки, при этом тарировочный щит или нивелирную рейку устанавливают вертикально относительно оси вала несущего винта, в любом из азимутов встречи лопастей, таким образом, чтобы законцовки лопастей нижнего и верхнего винтов касались упомянутых щита или рейка.In addition, the calibration of video cameras is performed using a calibration shield or a leveling ruler, while the calibration shield or leveling rod is installed vertically relative to the axis of the main rotor shaft, in any of the azimuths of the meeting of the blades, so that the tips of the blades of the lower and upper screws touch the said shield or rail.
При этом в процессе осуществления видеосъемки с помощью пульта дистанционного управления включают все видеокамеры 3, и медленно, вручную, делают полный оборот несущего винта, при этом каждая видеокамера 3 записывает момент попадания в кадр тарировочного щита или нивелирной рейки, также видеокамеры 3 записывают положение лопастей и положение тарировочного щита или нивелирной линейки.At the same time, in the process of video filming, using the remote control, all
Кроме того, обработка видеофайлов тарировки видеокамер включает в себя следующие операции: полученные видеофайлы загружают в программу поочередно, выбирают экранную систему координат «Coordinate System», ось 0Y устанавливают таким образом, чтобы ей были перпендикулярны полосы на тарировочном щите; для отметки координат каждой из полос тарировочного щита в программе выбирают маркер «massA», осуществляют «скалывание» точек координат, после «скалывания» черно-белых полосок тарировочного щита снизу в вверх по шкале OY «Coordinate System» получают таблицу точек координат, которую затем переносят в таблицу Excel, каждому экранному значению координат сопоставляют значение «реальных» значений на тарировочном щите или нивелирной рейке, затем строят диаграмму зависимости экранных координат к реальным значениям тарировочного щита, строят линию тренда, «полиномиальная» 2 или 3 степени, с отображением математической формулы на диаграмме, готовят таблицу в программе Excel с применением полученной формулы для обработки видеоматериалов испытаний.In addition, the processing of video files of camera calibration includes the following operations: the resulting video files are loaded into the program one by one, the screen coordinate system “Coordinate System” is selected, the 0Y axis is set in such a way that the stripes on the calibration shield are perpendicular to it; to mark the coordinates of each of the bands of the calibration shield in the program, the “massA” marker is selected, the coordinate points are “cleaved”, after the black-and-white strips of the calibration shield are “cleaved” from bottom to top along the OY “Coordinate System” scale, a table of coordinate points is obtained, which is then transferred to an Excel table, each screen value of the coordinates is compared with the value of “real” values on the calibration shield or leveling rail, then a diagram of the dependence of the screen coordinates on the actual values of the calibration shield is plotted, a trend line is built, “polynomial” of 2 or 3 degrees, with the display of a mathematical formula on the diagram, prepare a table in Excel using the resulting formula for processing test videos.
В дальнейшем на основании полученной информации готовят инструкции для пилотов и/или производят регулировку колонки несущего винта и/или проверяют лопасти на стендах и/или делают заключение о состоянии лопастей.Further, based on the information received, instructions are prepared for pilots and / or the main rotor column is adjusted and / or the blades are checked on stands and / or a conclusion is made about the condition of the blades.
Для достижения технического результата предлагается устройство для измерения махового движения, соконусности и сближения лопастей несущих винтов летательных аппаратов для реализации упомянутого способа, содержащее видеокамеры и средство их крепления, в соответствии с заявляемым отличающееся тем, что устройство выполнено в виде хомута 1, состоящего из, по меньшей мере, двух частей, закрепленных между собой болтовым соединением, на хомуте 1 жестко закреплены корпуса 2, снабженные отверстиями и крышками и выполненные с возможностью размещения в них видеокамер 3, на хомуте 1 закреплены крепежные элементы для установки балансировочных грузов.To achieve a technical result, a device is proposed for measuring the flapping motion, conicity and convergence of the rotor blades of aircraft for implementing the above method, containing video cameras and means for their fastening, in accordance with the claimed, characterized in that the device is made in the form of a
При этом хомут 1 закреплен на токосъемнике нижнего несущего винта вертолета, при этом части хомута 1 выполнены дугообразной формы, из металла, изнутри покрыты уплотнительным слоем.In this case, the
Кроме того, количество корпусов 2 и видеокамер 3 равно количеству объектов наблюдения.In addition, the number of
Также каждый корпус 2 приварен к хомуту 1, при этом установлен таким образом, что размещенная в нем видеокамера 3 направлена на объект наблюдения.Also, each
Применение предлагаемого способа и устройства для измерения махового движения, соконусности и сближения лопастей несущих винтов летательных аппаратов, в котором видеокамеры закреплены с помощью устройства, выполненного в виде хомута 1, дугообразные части которого соединены с помощью болтового соединения, направлено на упрощение монтажа и демонтажа на вертолет и снижение веса конструкции по сравнению с ранее используемым оборудованием ПФС. Болтовое соединение является простым в использовании, т.е. части хомута 1 легко монтируются и демонтируются на вал несущего винта. Видеокамеры могут быть легко установлены в корпуса, которые жестко закреплены на хомуте 1 и ориентированы на объекты наблюдения.The use of the proposed method and device for measuring the flapping movement, conicity and convergence of the rotor blades of aircraft, in which the video cameras are fixed using a device made in the form of a
Применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить точность, надежность и удобство измерений, в связи с тем, что видео фиксацию лопастей несущих винтов осуществляют непрерывно в момент их вращения, при этом объекты наблюдения постоянно находятся в кадре, т.к. видеокамеры направлены непосредственно на объект наблюдения.The use of the proposed method and device makes it possible to improve the accuracy, reliability and convenience of measurements, due to the fact that the video fixation of the rotor blades is carried out continuously at the moment of their rotation, while the objects of observation are constantly in the frame, because video cameras are aimed directly at the object of observation.
Кроме того, применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить точность, надежность и удобство измерений, за счет осуществления предварительной тарировки видеокамер, переносе результатов видеосъемки на персональный компьютер, обработке файлов с применением заранее подготовленных необходимых таблиц для обработки информации.In addition, the use of the proposed method and device makes it possible to improve the accuracy, reliability and convenience of measurements by performing preliminary calibration of video cameras, transferring video recording results to a personal computer, and processing files using pre-prepared necessary tables for information processing.
Изобретение поясняется чертежами и фотоматериалами:The invention is illustrated by drawings and photographs:
Фиг. 1 - Устройство для измерения махового движения, соконусности и сближения лопастей, вид сверху.Fig. 1 - Device for measuring the flapping motion, conicity and convergence of the blades, top view.
Фиг. 2 - Схема крепления устройства и видеокамер на токосъемник вертолета.Fig. 2 - Scheme of mounting the device and video cameras on the current collector of the helicopter.
Фиг. 3 - Скоростная видеокамера GoPro Него4 в водонепроницаемом боксе и пульт для управления видеокамерами.Fig. 3 - High-speed video camera GoPro Nego4 in a waterproof box and remote control for video cameras.
Фиг. 4 - Тарировка видеокамеры, необходимый обзор видеокамер.Fig. 4 - Calibration of the video camera, necessary overview of the video cameras.
Фиг. 5 - Установка вертолета на подъемники и азимуты встречи лопастей соосных несущих винтов вертолетов.Fig. 5 - Installation of the helicopter on the lifts and azimuths of the meeting of the blades of coaxial rotors of helicopters.
Фиг. 6 - Тарировочный щит длина 6 м.Fig. 6 - Calibration board, length 6 m.
Фиг. 7 - Нивелирная рейка длина 6 м.Fig. 7 - Leveling staff, length 6 m.
Фиг. 8 - Пример обработки тарировочного файла (тарировочный щит, таблица и диаграмма).Fig. 8 - An example of processing a calibration file (calibration shield, table and diagram).
Фиг. 9 - Пример диаграммы с полученной формулой для расчета реальных значений (переводят пиксели в миллиметры).Fig. 9 - An example of a diagram with the resulting formula for calculating real values (convert pixels to millimeters).
Фиг. 10 - Кадр из программы, видеофайл «Лопасть №2», момент пролета над хвостовой балкой вертолета для определения азимута встречи лопастей нижнего и верхних винтов.Fig. 10 - A frame from the program, video file "Blade No. 2", the moment of flight over the tail boom of the helicopter to determine the azimuth of the meeting of the blades of the lower and upper propellers.
Фиг. 11 - Кадр начала «скалывания» точек координат краев лопастей, видеофайла с видеокамеры «Лопасть №2», в азимуте встречи.Fig. 11 - Frame of the beginning of "chipping" of the coordinate points of the edges of the blades, video file from the video camera "Blade No. 2", in the azimuth of the meeting.
Фиг. 12 - Пример кадра обработки видеофайлов в программе Tracker записанных в полете.Fig. 12 - An example of a frame for processing video files in the Tracker program recorded in flight.
Фиг. 13 - Пример таблицы файл-бланк xlsx с формулой для расчетов и полученными результатами сближения лопастей.Fig. 13 - An example of a table file-form xlsx with a formula for calculations and the results of the convergence of the blades.
Устройство для визуального наблюдения за механизмами или лопастями несущей системы летательных аппаратов выполнено в виде металлического хомута 1 (фиг. 1), состоящего из трех частей дугообразной формы, снабженных проушинами и закрепленных по краям между собой болтовым соединением. При этом используют крепеж повышенной прочности для обеспечения безопасности полета. На хомут 1 изнутри приклеен уплотнитель, к примеру, каучук, для более плотного прилегания устройства -хомута к месту установки и устранения скольжения.A device for visual observation of the mechanisms or blades of the carrier system of aircraft is made in the form of a metal clamp 1 (Fig. 1), consisting of three parts of an arcuate shape, equipped with lugs and fixed at the edges with a bolted connection. At the same time, fasteners of increased strength are used to ensure flight safety. A sealant, for example, rubber, is glued to the
Снаружи к секциям хомута 1 жестко закреплены три корпуса 2, выполненные с возможностью установки в них видеокамер 3. Каждый корпус 2 выполнен из металла, имеет форму чехла для видеокамеры 3 и снабжен крышкой. В каждом корпусе 2 выполнены отверстия под объектив видеокамер 3. Для безопасности каждый корпус 2 приварен к хомуту 1, при этом установлен таким образом, что размещенная в нем видеокамера 3 направлена конкретно на объект наблюдения.Outside, three
Хомут 1 может состоять из двух и более дугообразных частей в зависимости от конструкции и места установки.
На хомуте 1 приварены два болта для установки балансировочных шайб 4. Балансировка устройства выполняется после установки всех элементов конструкции и группы видеокамер для исключения вибраций в полете. Далее описан пример использования трех видеокамер в устройстве для измерения маховых движений, соконусности и сближения лопастей несущих винтов соосных вертолетов модификации Ка. При этом количество корпусов 2 и видеокамер 3 равно количеству объектов наблюдения, таких как лопастей либо других механизмов несущей системы летательных аппаратов, и зависит от цели исследования.Two bolts are welded on
Устройство устанавливают на токосъемник 5 (фиг. 2) нижнего несущего винта вертолета. Размер хомута 1 зависит от диаметра и конструкции токосъемника 5. На фиг. 3, изображена скоростная видеокамера GoPro Него 4 в водонепроницаемом боксе, и пульт для управления видеокамерами. Хомут 1 устанавливают таким образом, чтобы каждая из трех видеокамер размещалась над лопастью нижнего винта, при этом лопасть нижнего винта должна находиться в центре кадра (фиг. 4).The device is installed on the current collector 5 (Fig. 2) of the lower main rotor of the helicopter. The size of the
Затем выполняют тарировку видеокамер в соответствии с методикой, описанной ниже.Then the cameras are calibrated according to the method described below.
Работы по тарировке видеокамер выполняются на ровной аэродромной площадке, вертолет устанавливают на четырех гидравлических подъемниках.Camera calibration work is carried out on a flat airfield, the helicopter is mounted on four hydraulic lifts.
После чего гидравлическими подъемниками поднимают вертолет таким образом, чтобы вал несущего винта вертолета установился в горизонтальное положение относительно земли, при этом применяют инструмент для измерения, к примеру, угловой квадрант (фиг. 5).After that, the helicopter is raised by hydraulic lifts so that the rotor shaft of the helicopter is in a horizontal position relative to the ground, while using a measuring tool, for example, an angular quadrant (Fig. 5).
Затем, вращая лопасть нижнего винта против часовой стрелки, сводят лопасти верхнего и нижних винтов друг над другом. Тарировочный щит или нивелирную рейку устанавливают вертикально относительно оси вала несущих винтов, в любом из азимутов встречи лопастей таким образом, чтобы законцовки лопастей нижнего и верхнего винтов касались упомянутого щита или рейки. С помощью пульта дистанционного управления включают все видеокамеры 3, и медленно, вручную, делают полный оборот несущего винта. Каждая видеокамера 3 записывает момент попадания в кадр тарировочного щита или нивелирной рейки, в процессе полного оборота несущих винтов, при этом видеокамеры 3 записывают положение лопастей и положение тарировочного щита или нивелирной рейки. Выключают видеокамеры 3.Then, turning the blade of the lower screw counterclockwise, the blades of the upper and lower screws are brought together. The calibration shield or leveling rod is installed vertically relative to the axis of the rotor shaft, in any of the azimuths of the meeting of the blades in such a way that the tips of the blades of the lower and upper screws touch the said shield or rail. With the help of the remote control, all
При этом за один оборот винта в каждой из видеокамер 3 будет записан момент прохождения тарировочного щита в кадре. Тарировка выполнена. Видеокамеры либо карты памяти извлекают из корпусов 2 для скачивания видеофайлов, зарядки аккумуляторов и т.п.In this case, for one turn of the screw in each of the
Для тарировки видеокамер используют тарировочный щит, который имеет белые и черные полосы, каждая из которых равна 100 мм, или нивелирную рейку длиной 5-6 м (фиг. 6, 7). С помощью предлагаемой методики тарировка трех видеокамер занимает не более 5 минут.To calibrate video cameras, a calibration shield is used, which has white and black stripes, each of which is equal to 100 mm, or a leveling rod 5-6 m long (Fig. 6, 7). Using the proposed method, the calibration of three video cameras takes no more than 5 minutes.
Необходимо отметить, что для определения маховых движений и сближения концов лопастей несущих винтов достаточно выполнить тарировку видеокамер в одном из азимутов встречи лопастей несущих винтов.It should be noted that in order to determine the flapping movements and the convergence of the ends of the rotor blades, it is sufficient to calibrate the video cameras in one of the azimuths of the meeting of the rotor blades.
При определении соконусности в каждом азимуте встречи лопастей для получения более точных изменений тарировку видеокамер необходимо выполнить во всех азимутах встречи лопастей несущих винтов.When determining the conicity in each azimuth of the meeting of the blades, in order to obtain more accurate changes, the calibration of the video cameras must be performed in all azimuths of the meeting of the main rotor blades.
Полученные видеозаписи тарировки с карт памяти видеокамер переносят на персональный компьютер для дальнейшей обработки в подготовленной для этого программе.The resulting video recordings of calibration from the memory cards of video cameras are transferred to a personal computer for further processing in a program prepared for this.
Обработка видеофайлов тарировки видеокамер включает в себя следующие операции: полученные видеофайлы загружают в программу поочередно; выбирают экранную систему координат «Coordinate System», ось 0Y устанавливают таким образом, чтобы ей были перпендикулярны полосы на тарировочном щите; для отметки координат каждой из полос тарировочного щита в программе выбирают маркер «massA» (упомянутый процесс называется «скалывание» точек координат); после «скалывания» черно-белых полосок тарировочного щита снизу в вверх (интервал деления полосок 100 мм) по шкале 0Y «Coordinate System» получают таблицу точек координат, которую затем переносят в таблицу Excel. Каждому экранному значению координат (в пикселях), сопоставляют значение «реальных» значений (в мм) на тарировочном щите или нивелирной рейке. Строят диаграмму зависимости экранных координат к реальным значениям тарировочного щита, строят линию тренда, «полиномиальная» 2 или 3 степени с отображением математической формулы на диаграмме (фиг. 9).Processing of video files for calibrating cameras includes the following operations: the received video files are loaded into the program one by one; select the screen coordinate system "Coordinate System", the 0Y axis is set in such a way that the stripes on the calibration shield are perpendicular to it; to mark the coordinates of each of the bands of the calibration shield in the program, select the marker "massA" (the mentioned process is called "cleaving" the coordinate points); after “cleaving” the black and white strips of the calibration shield from bottom to top (the interval of dividing the strips is 100 mm) on the 0Y “Coordinate System” scale, a table of coordinate points is obtained, which is then transferred to an Excel spreadsheet. Each screen value of the coordinates (in pixels) is assigned the value of the "real" values (in mm) on the calibration shield or leveling staff. A diagram of the dependence of screen coordinates on the actual values of the calibration shield is built, a trend line is built, "polynomial" of 2 or 3 degrees with the display of a mathematical formula on the diagram (Fig. 9).
Готовят таблицу в программе Excel с применением полученной формулы для обработки видеоматериалов испытаний.A table is prepared in Excel using the obtained formula for processing test videos.
Для получения экспресс анализа расстояний между концами лопастей несущих винтов в азимутах встречи летных испытаний, достаточно обработать записи одной видеокамеры.To obtain an express analysis of the distances between the ends of the rotor blades in the azimuths of the meeting of flight tests, it is enough to process the records of one video camera.
Тарировку видеокамер, подготовку таблиц и формулы для обработки видеофайлов испытаний достаточно выполнить один раз и на одном из вертолетов конкретного типа, чтобы использовать их в других испытаниях до тех пор, пока не будут внесены конструктивные изменения в несущей системе вертолета, т.к. положение камер и расстояние до законцовок лопастей сохраняется неизменным.Calibration of video cameras, preparation of tables and formulas for processing test video files are sufficient to be performed once and on one of the helicopters of a particular type in order to use them in other tests until structural changes are made to the helicopter carrier system, because the position of the cameras and the distance to the tips of the blades remain unchanged.
Предлагаемую методику используют следующим образом.The proposed method is used in the following way.
При выполнении наземных или летных испытаний оператор (штурман) из кабины пилота с помощью пульта с дистанционным управлением включает и выключает видеокамеры перед началом и окончанием режима, как указанно в Полетном задании.When performing ground or flight tests, the operator (navigator) from the cockpit, using a remote control panel, turns on and off the video cameras before the start and end of the mode, as specified in the Flight Task.
После окончания наземной гонки или полета информацию с видеокамер переписывают на персональный компьютер и обрабатывают в специальной программе, с применением материалов, полученных при выполнении тарировки видеокамер. В настоящее время для обработки видеофайлов используется программа Tracker. В мире новых технологий программы или видеокамеры могут меняться, сам принцип предлагаемого нового устройства и метода расчетов останется прежними.After the end of the ground race or flight, the information from the video cameras is copied to a personal computer and processed in a special program, using the materials obtained during the calibration of the video cameras. Currently, the Tracker program is used to process video files. In the world of new technologies, programs or video cameras can change, the very principle of the proposed new device and the calculation method will remain the same.
Видеозаписи, полученные с применением предлагаемой методики, показали, что лопасти вертолета в полете имеют разные маховые движения и крутящие моменты, что приводит к вибрациям вертолетов. С помощью предлагаемого метода можно решить эту проблему. На основании полученных результатов затем производят регулировку колонки несущего винта и триммеров лопастей несущих винтов с целью устранения вибраций, исключения опасных режимов, повышения уровня безопасности полетов.Video recordings obtained using the proposed technique showed that the helicopter blades in flight have different flapping movements and torques, which leads to helicopter vibrations. The proposed method can solve this problem. Based on the results obtained, then the main rotor column and the trimmers of the main rotor blades are adjusted in order to eliminate vibrations, eliminate dangerous modes, and increase the level of flight safety.
Предлагаемые способ и устройство можно использовать на стендах для проверки лопастей всех видов вертолетов после их изготовления, чтобы избежать установки некачественных лопастей на вертолеты.The proposed method and device can be used on stands for checking the blades of all types of helicopters after their manufacture, in order to avoid installing low-quality blades on helicopters.
Таким образом достигается точность, надежность и удобства измерений за счет того, что видео фиксация лопастей несущих винтов осуществляется непрерывно в момент их вращения. При этом лопасти постоянно находятся в кадре, т.к. над каждой из них установлена видеокамера, в отличие от известных методов, применяемых для реализации задачи по измерению соконусности, маховых движений и расстояния между концами лопастей верхнего и нижнего винтов. Предлагаемый способ наблюдения прост для применения и обучения специалистов, не требует больших финансовых затрат, имеет многофункциональный эффект. Все применяемое оборудование легко устанавливается за счет простоты установки видеокамер в корпусах, закрепленных на хомуте, весит не более 3-х кг, что особенно актуально для сохранения летно-технических характеристик летательных аппаратов. Пример осуществления способа.Thus, accuracy, reliability and convenience of measurements are achieved due to the fact that the video fixation of the rotor blades is carried out continuously at the moment of their rotation. In this case, the blades are constantly in the frame, because. a video camera is installed above each of them, in contrast to the known methods used to implement the task of measuring conicity, flapping movements and the distance between the ends of the blades of the upper and lower propellers. The proposed method of observation is simple for application and training of specialists, does not require large financial costs, and has a multifunctional effect. All equipment used is easy to install due to the ease of installation of video cameras in housings mounted on a clamp, it weighs no more than 3 kg, which is especially important for maintaining the flight performance of aircraft. An example of the implementation of the method.
Устанавливают хомут 1, соединяя дугообразные части между собой и затягивая гайки болтового соединения. Настраивают видеокамеры 3 (дату, время, частоту кадра, разрешение), включают пульт для дистанционного управления видеокамерами. Закрепляют три видеокамеры 3 в контейнерах 2, установленных на хомуте 1.
При выполнении полета в режимах, таких как, скоростные режимы, маневрирование, набор высоты, авторотация, оператор-штурман включает видеокамеры с помощью дистанционного пульта и выключает перед началом и концом режима, что позволяет замерить расстояния между лопастями нижнего и верхнего винтов на протяжении всего режима полета.When performing a flight in modes such as high-speed modes, maneuvering, climbing, autorotation, the navigator operator turns on the video cameras using the remote control and turns them off before the start and end of the mode, which makes it possible to measure the distance between the blades of the lower and upper propellers throughout the entire mode flight.
После приземления вертолета видеокамеры 3 извлекают из корпусов 2 для обработки полученных материалов и зарядки аккумуляторов. С карт памяти видеокамер переписывают видеофайлы на персональный компьютер в папку, пример: «Ка-226№001_Полет №1_12.12.2021», в папке каждый файл относится к определенному режиму, и имеет соответствующее название, пример: «Ка226 №001_12.12.2021_Висение»; «Ка226№001_12.12.2021_ГП_V=100 км/ч» и т.д. Открывают программу для обработки видеофайлов, загружают видеофайл.After the helicopter lands, the
Открывают тарировочный файл, из которого переносят ось координат в рабочий файл (фиг. 8). В рабочем файле выбирают два маркера «massA» и «massB» для «скалывания» точек координат лопастей верхнего и нижнего винтов (фиг. 12).A calibration file is opened, from which the coordinate axis is transferred to the working file (Fig. 8). In the working file, two markers "massA" and "massB" are selected for "chipping off" the coordinate points of the upper and lower propeller blades (Fig. 12).
У вертолетов соосной схемы несущих винтов, азимуты встречи лопастей отличаются друг от друга (пример таблицы азимуты встречи фиг. 5) Начало «скалывания» верхней и нижней лопасти выполняется в азимуте Ψ1=45° (для Ка-32), для этого покадрово, вручную, перематывают видеофайл, находят видеокадр, содержащий момент пролета лопасти над хвостовой балкой вертолета (фиг. 10). После этого кадра находят кадр, когда лопасти верхнего и нижнего винта будут находится в кадре одновременно, этот момент соответствует азимуту Ψ1=45° (фиг. 11). Следующий кадр, в котором лопасти верхнего и нижних винтов будут одновременно в кадре, соответствует азимуту Ψ2=105° и т.д.For helicopters with coaxial rotors, the azimuths of the meeting of the blades differ from each other (example of the table of azimuths of the meeting Fig. 5) manually, rewind the video file, find a video frame containing the moment of flight of the blade over the tail boom of the helicopter (Fig. 10). After this frame, a frame is found when the blades of the upper and lower propellers are in the frame at the same time, this moment corresponds to the azimuth Ψ 1 =45° (Fig. 11). The next frame, in which the blades of the upper and lower propellers will be simultaneously in the frame, corresponds to the azimuth Ψ 2 =105°, etc.
Таблицу из программы копируют и переносят в Excel, файл-бланк таблицы xlsx изображен на рис. 13. Получают расстояния между лопастями верхнего и нижнего винтов. В такой последовательности обрабатывают все видеофайлы.The table from the program is copied and transferred to Excel, the xlsx table form file is shown in fig. 13. Get the distance between the blades of the upper and lower propellers. All video files are processed in this sequence.
На основании полученной информации в дальнейшем готовят инструкции для пилотов, производят регулировку несущего винта, проверяют лопасти на стендах, делают заключение о состоянии лопастей.Based on the information received, further instructions are prepared for pilots, the main rotor is adjusted, the blades are checked on stands, and a conclusion is made about the state of the blades.
Claims (9)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2789233C1 true RU2789233C1 (en) | 2023-01-31 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU156329A1 (en) * | ||||
| RU93777U1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-05-10 | Юрий Александрович Борисов | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER |
| RU101185U1 (en) * | 2010-08-13 | 2011-01-10 | Павел Юрьевич Борисов | DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW |
| DE102011001268A1 (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method for measuring deformation of hub with rotating object e.g. blades of propeller of e.g. aircraft, involves fixing camera arrangement in hub, such that camera arrangement is rotated around rotational axis |
| RU156047U1 (en) * | 2015-01-23 | 2015-10-27 | Юрий Александрович Борисов | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER |
| CN105716837B (en) * | 2014-12-03 | 2018-04-17 | 中国飞行试验研究院 | A kind of airborne rotor motion measuring method based on PSD optical imageries |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU156329A1 (en) * | ||||
| RU93777U1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-05-10 | Юрий Александрович Борисов | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER |
| RU101185U1 (en) * | 2010-08-13 | 2011-01-10 | Павел Юрьевич Борисов | DEVICE FOR DYNAMIC BALANCING OF A HELICOPTER SCREW |
| DE102011001268A1 (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method for measuring deformation of hub with rotating object e.g. blades of propeller of e.g. aircraft, involves fixing camera arrangement in hub, such that camera arrangement is rotated around rotational axis |
| CN105716837B (en) * | 2014-12-03 | 2018-04-17 | 中国飞行试验研究院 | A kind of airborne rotor motion measuring method based on PSD optical imageries |
| RU156047U1 (en) * | 2015-01-23 | 2015-10-27 | Юрий Александрович Борисов | DEVICE FOR MEASURING THE INCORPORTIVITY OF THE HELICOPTER BLADES OF A HELICOPTER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9823664B2 (en) | Unmanned aircraft for positioning an instrument for inspection purposes and methods of inspecting a target surface | |
| CN109901625B (en) | Bridge inspection system | |
| US4143467A (en) | Semi-automatic self-contained magnetic azimuth detector calibration apparatus and method | |
| CN103455036B (en) | A kind of scene aerial patrol method and aircraft | |
| CN109573088B (en) | Carrier-borne unmanned aerial vehicle photoelectric guidance carrier landing system and carrier landing method | |
| CN105865427A (en) | Individual geological disaster emergency investigation method based on remote sensing of small unmanned aerial vehicle | |
| CN109885098B (en) | Method for planning inspection route of bridge side fence | |
| CN108258613B (en) | Intelligent line inspection photoelectric pod and line inspection realization method | |
| CN109901623B (en) | Method for planning inspection route of pier body of bridge | |
| CN109945874A (en) | A kind of bridge inspection flight course planning method | |
| KR20140037998A (en) | Flight apparatus for checking structure | |
| CN109990777A (en) | A kind of bridge bottom surface inspection flight course planning method | |
| TW201300634A (en) | Assessment of rotor blades | |
| CN111006643A (en) | Unmanned aerial vehicle remote sensing information monitoring method | |
| CN111536955A (en) | Heading machine pose detection system and method based on V-shaped laser target image recognition | |
| RU2789233C1 (en) | Method and device for measuring flying movement, conicusness and convergence of aircraft rotor blades | |
| CN115793705A (en) | Ground wire overlap joint line health detection and defect diagnosis system based on unmanned aerial vehicle | |
| Graves et al. | Dynamic deformation measurements of an aeroelastic semispan model | |
| CN113640848A (en) | Ground laser footprint data acquisition method, system, medium and equipment of unmanned aerial vehicle | |
| CN104931921A (en) | Ultra-shortwave direction-finding station flight correction data acquisition and processing method | |
| Abrego et al. | Summary of full-scale blade displacement measurements of the UH-60A airloads rotor | |
| CN111854598A (en) | Forestry area measurement device based on unmanned aerial vehicle and edge correction module | |
| CN109960280A (en) | A kind of bridge pier shaft inspection flight course planning method | |
| CN115436295A (en) | Surface reflectivity measuring method based on rotor unmanned aerial vehicle | |
| CN113928592B (en) | Noise qualification approval measurement system for small propeller aircraft |