一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置及方法

本发明涉及测试机构领域，一种采用疲劳试验机测试旋翼变距拉杆减振性能的测试装置及方法。

背景技术：

1、目前针对直升机的减振技术主要分为两大类：被动减振和主动减振。传统上，被动减振技术，如加强，阻尼器或隔振器用于控制直升机振动。这些设备的主要优点是简单。然而，有一些限制，这些类型的被动技术，如显著的重量贡献的飞机。此外，它们只能在狭窄的频带范围内工作，并且只能针对特定的飞行状态(即以特定速度向前飞行)进行定制。由于这些限制，目前该领域的大多数研究都集中在主动减振上。这些系统比被动设备更轻，可以在更大的频带内工作，使飞机在所有飞行条件下都能高效飞行。目前针对直升机旋翼的主动控制减振技术大体上分为三种：1)主动后缘襟翼控制，2)旋翼主动扭转控制，3)主动变距拉杆。其中，前两种技术都是基于直升机叶片的系统，需要改变旋翼叶片本身的几何形状。主动变距拉杆技术则不需要改变旋翼叶片的形状，只会改变其刚度，这是不同于前两种方法的一个重大区别，同时也是一个重要的优势，可以改装到任意直升机上。

2、常见的变距拉杆减振技术大多如名为“一种具有主动减振机构的直升机旋翼变距拉杆”、申请号为“202310453068.4”的中国发明专利申请所示，变距拉杆需要安装在直升机旋翼上，并靠近直升机旋翼根部的固定安装位置。此类主动变距拉杆的设计需要测试出传统变距拉杆的减振性能，并且在正式应用到直升机上之前，也需要对设计出的变距拉杆的减振性能进行测试，但现有技术中并未公开具体如何进行测试的相关设备或方法。

3、另外，考虑到直升机在不同飞行状态下变距拉杆所受的轴向力动载荷值也是不同的，比如直升机机动飞行过程中的自动倾斜器载荷分析[j].科技创新与应用,2018,(01):171-172+174，王泽峰,李清龙，一文所记载。

4、因此，具体如何对直升机旋翼变距拉杆的减振性能进行测试，并且能够获取不同飞行状态下，即不同工况下变距拉杆的减振性能，就成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，提出了一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置及方法，可以模拟叶片振动、测试变距拉杆减振性能，获取到不同工况下变距拉杆的减振性能。

2、本发明的技术方案为：所述模拟测试装置安装在疲劳试验机中；

3、所述疲劳试验机包括工作台12、作动缸1、横梁2以及支撑架3，所述横梁2通过支撑架3固定安装在工作台12的上方，所述作动缸1的缸体固定安装在横梁2上，并且作动缸1的缸杆向下伸出至横梁2之下；

4、所述模拟测试装置包括承载平台10、支撑座7、安装座11、配重块13、位移传感器支架9、位移传感器以及旋翼模拟件4，所述承载平台10固定安装在工作台12上；所述支撑座7、安装座11、配重块13都安装在所述承载平台10上，并且三者在承载平台10长度方向上的位置可调；所述位移传感器通过位移传感器支架9固定安装在安装座11上，所述旋翼模拟件4的一端固定安装在支撑座7上，并且旋翼模拟件4的另一端通过传力杆15以及上夹具17连接作动缸1；

5、待测试的变距拉杆6的顶端安装旋翼模拟件4上，并且底端安装在安装座11上，通过旋翼模拟件4接收疲劳试验机输出的振动，并在经过变距拉杆6的传递之后，通过位移传感器获取安装座11的位移量。

6、进一步的，所述旋翼模拟件4的一端开设有用于连接支撑座7的圆形通孔401，并且旋翼模拟件4的另一端开设有用于连接传力杆15的若干个螺纹孔403，若干个螺纹孔403沿旋翼模拟件4的长度方向依次排列；

7、所述旋翼模拟件4的中部开设有用于连接变距拉杆6的方型槽402以及通孔404，所述方形槽402沿旋翼模拟件4的长度方向设置；

8、所述旋翼模拟件4的螺纹孔403设置有三个，通孔404设置有两个，自旋翼模拟件4与连接支撑座7连接点起，两个通孔404及三个螺纹孔403依次排列，并且五者到连接点之间间距的比例为1：2.5：7.5：8.5：10。

9、进一步的，所述承载平台10上开设有t型槽，所述支撑座7、安装座11、配重块13的底端都设有与t型槽相适配的滑块，所述支撑座7、安装座11、配重块13通过螺栓与承载平台10可拆卸的相连接。

10、进一步的，所述支撑座7安装在承载平台10上，并且支撑座7上开设有用于安装旋翼模拟件4端头的模拟件安装孔701。

11、进一步的，待测试的变距拉杆6的底端通过支架8安装在安装座11上；

12、所述支架8一端开有椭圆形通孔801，并且通过螺栓连接在安装座11上，所述支架8另一端设有用于放置变距拉杆6底端的矩形槽803以及用于连接变距拉杆6底端的圆孔802。

13、进一步的，按照预设位置调整支撑座7、安装座11、配重块13在承载平台10长度方向上的位置，并通过螺栓固定；然后装入旋翼模拟件4、变距拉杆6以及位移传感器；

14、启动试验，通过疲劳试验机的作动缸1向旋翼模拟件4施加一定频率、幅值为fo的激励力，同时也会输出位移xo，激励会通过旋翼模拟件4按照一定比例i施加在直升机旋翼变距拉杆6上，直升机旋翼变距拉杆上受到激励力(ifo)产生振动，试验时疲劳试验机采集输出激励力fo和位移xo的数据，位移传感器采集支架振动数据xi；然后通过位移传感器采集振动数据xi，以及疲劳试验机输出的位移xo计算直升机旋翼变距拉杆减振性能为：k＝(ixo-xi)/(ixo)。

15、对于不同工况下直升机旋翼变距拉杆的减振性能测试通过调整作动缸1和变距拉杆6与旋翼模拟件4的连接位置实现；

16、在俯冲拉起工况下，变距拉杆6所受轴向力值达到10000n以上，此时将作动缸1和变距拉杆6与旋翼模拟件4的连接比例调整为10:1，此时i＝10，疲劳试验机仅的输出为2000n；

17、在急转弯和自转下滑工况下，变距拉杆6所受轴向力值在3000n左右，此时将作动缸1和变距拉杆6与旋翼模拟件4的连接比例调整为3:1；此时i＝3，疲劳试验机的输出为1000n。

18、本发明的有益效果为：

19、1)本装置模拟直升机旋翼变距拉杆实际工况，解决了直升机旋翼结构尺寸过大、加工难度过高等原因，无法在真实装置上进行变距拉杆减振性能测试的问题。

20、2)本装置由疲劳试验机输出一定幅值、频率的激励信号，得到变距拉杆传递到支架上的位移大小、激励力大小，可以通过计算变距拉杆传递到支架上的位移大小和疲劳试验机输出位移之比得到变距拉杆减振性能，以及激励力大小与变距拉杆移动位移大小得到变距拉杆的刚度。

21、3)本装置可以通过改变传力杆和变距拉杆的相对位置实现在直升机不同工况下旋翼变距拉杆的减振性能测试。

22、综上所述，本发明结构简单、操作方便、结果清晰易懂，可以测得直升机旋翼变距拉杆在接收激振并传递之后产生的位移数据，进而通过计算得到其刚度。

技术特征：

1.一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置，其特征在于，所述模拟测试装置安装在疲劳试验机中；

2.根据权利要求1所述的一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置，其特征在于，所述旋翼模拟件(4)的一端开设有用于连接支撑座(7)的圆形通孔(401)，并且旋翼模拟件(4)的另一端开设有用于连接传力杆(15)的若干个螺纹孔(403)，若干个螺纹孔(403)沿旋翼模拟件(4)的长度方向依次排列；

3.根据权利要求1所述的一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置，其特征在于，所述承载平台(10)上开设有t型槽，所述支撑座(7)、安装座(11)、配重块(13)的底端都设有与t型槽相适配的滑块，所述支撑座(7)、安装座(11)、配重块(13)通过螺栓与承载平台(10)可拆卸的相连接。

4.根据权利要求1所述的一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置，其特征在于，所述支撑座(7)安装在承载平台(10)上，并且支撑座(7)上开设有用于安装旋翼模拟件(4)端头的模拟件安装孔(701)。

5.根据权利要求1所述的一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置，其特征在于，待测试的变距拉杆(6)的底端通过支架(8)安装在安装座(11)上；

6.一种基于权利要求1所述模拟测试装置的直升机旋翼变距拉杆减振性能测试方法，其特征在于，按照预设位置调整支撑座(7)、安装座(11)、配重块(13)在承载平台(10)长度方向上的位置，并通过螺栓固定；然后装入旋翼模拟件(4)、变距拉杆(6)以及位移传感器；

技术总结本发明公开了一种直升机旋翼变距拉杆减振性能的模拟测试装置及方法，涉及测试机构领域。可以模拟叶片振动、测试变距拉杆减振性能，获取到不同工况下变距拉杆的减振性能。所述模拟测试装置包括承载平台、支撑座、安装座、配重块、位移传感器支架、位移传感器以及旋翼模拟件，待测试的变距拉杆的顶端安装旋翼模拟件上，并且底端安装在安装座上，通过旋翼模拟件接收疲劳试验机输出的振动，并在经过变距拉杆的传递之后，通过位移传感器获取安装座的位移量。本发明结构简单、操作方便、结果清晰易懂，可以测得直升机旋翼变距拉杆在接收激振并传递之后产生的位移数据，进而通过计算得到其刚度。技术研发人员：李苗苗,黄可晴,冯志壮,朱如鹏,鲁兴,李占伟,陈蔚芳,段建强受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2