72直升机旋转部件载荷参数测试技术-章海红(5)new

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1、第二十八届（2012）全国直升机年会论文直升机旋转部件载荷参数测试技术章海红王泽峰（中国飞行试验研究院，西安，710089）摘要：本文综述了国内外直升机旋转部件载荷参数测试技术的发展和现状。重点介绍了直升机旋转部件载荷数据采集系统的发展及在型号试飞中的应用情况。进一步探讨了新的测试方法，对电阻应变计测量法、光纤测量法和单点加速度计测量法以及投影波纹干涉测量法（投影光栅法）等四种测试方法进行了对比分析。文中涉及的相关测试技术可为今后直升机强度试飞的不断改进提供参考。关键词：直升机;旋翼载荷;测试方法0引言近年来，随着新型号直升机的日益剧增，直升机强度试飞不断发展壮大，尤其是直升机

2、测试技术取得了显著的进步。本文根据国外的一些发展情况，针对直升机旋翼测试技术的现状，提出了几种新的测试方法，可为今后直升机强度试飞的不断改进提供参考。1发展现状直升机旋翼主轴、传动轴以及桨毂等关键旋转部件的飞行载荷测量、旋转件振动载荷（应力）测量以及桨叶运动参数测量是进行直升机旋转部件强度试验和疲劳寿命计算等工作的基础，因此一直是直升机设计、生产和使用部门密切关注的问题。为了满足飞行试验对测试技术的高要求，目前国内外应用于直升机飞行试验的旋转部件参数的测量和采集方式大致分为三类：（1）引电器方式。用引电器将所测旋转件的信息集流传递到静止的机载应变仪上，使用安装在机体的机载磁带机

3、进行采集记录。（2）遥测方式。在旋转件上改装机载遥测天线，传感、放大装置将信息直接或编码后由无线电传输到地面站进行实时自动化数据处理，或由本机机体的无线电接收装置连接采集记录器接收记录。（3）固态采集方式。由自带电源、记录器和时码发生器的固态数据采集系统固接在旋翼/尾桨桨毂顶端，与旋翼（尾桨）同步运转，对旋转部件参数进行记录。1.1国外发展现状20世纪50年代以来，国外成功地开展了以CH-47、AH-1G、SA349/2和UH-60直升机为代表的强度试飞，飞行测试了包括旋翼桨叶运动参数（含位移和加速度）、桨叶温度和压力分布等诸多参数。50年代中期曾在有些机型上用光测法和应变电测

4、法等进行实测研究。美国曾在UH-60上用旋转的电位计或者类似的硬件设备（三个旋转变差分变换器RVDTS）来测量桨叶挥舞、振摆和变距运动。70年代，国外开始了直升机动态载荷识别技术试飞。80年代初，美国成功地进行了基于机身加速度响应的AH-1G直升机旋翼桨毂力和尾桨拉力的动态载荷识别。90年代初，美国开展了基于桨叶压力响应的UH-60直升机的旋翼桨叶动态载荷识别技术研究。1993年7月至1994年2月，美国利用自行研制的带集流环的旋翼数据采集系统（RDAS）和机身数据采集系统（ADAS）完成了UH-60A旋翼气动载荷飞行测试，测试的旋翼参数362个，机身参数93个。随后又完成了基

5、于UH-60A桨叶压力响应的UH-60A桨叶载荷识别。1995年，美国在UH-60A444黑鹰直升机上，应用集流环供电，采用激光测距法对挥舞角作了直接测量，但摆振角只是通过间接解耦计算得到。1.2国内发展现状国内直升机飞行试验开创于20世纪60年代末。在实验应力分析的基础上进行了直升机强度试飞的实践。先后进行过小拉杆铰链力矩及主轴等旋转六部件的应力遥测以及主减速器架、主轴、桨毂等静部件的应力实测。70年代后期，进行过桨毂应力实测，并进行过雨流法和功率谱法的研究。随着研究的深入，直升机结构动力学取得了长足的进步。时域和频域技术有了新的发展，载荷识别技术得到了国内外的关注。硬件方面

6、，直升机旋转部件测试技术上也有了突破。成功应用于试飞实测的直升机旋转件载荷（应力）数据采集系统上。2测试方法介绍随着测量技术的发展，近年来国内外都在寻找强度测试技术更好的方法，除了最基本的电阻应变计测量法外，还有光纤测量方法、单点加速度计法和投影波纹干涉测量法以及投影光栅测量法等，现就这些测试方法进行探讨。2.1电阻应变计测量方法电阻应变计是一种把被测试件的应变量转换成电阻变化量的传感元件。测量前，先用粘结剂将应变片粘贴在构件的实测部位上，应变片可随着构件的实测部位一起变形。在常规应变测量试飞技术中，采用电阻应变计测量法来获取应变试验数据是一种基本的测试手段。由于它适应性强，所

7、以被广泛采用。但电阻应变计易受环境（如温度、湿度、电磁场、化学腐蚀等）的影响，使用寿命较短，使其应用范围受到一定的限制。试验中必须加装机载测试传感器、数据采集记录设备和数据遥测传输设备等。应变传感器（片）改装工艺：粘贴、组桥、焊线、标定、校准等都有其特殊要求。国内已采用此方法进行了大量强度飞行试验。2.2光纤测量法光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。光纤光栅可以用来实时、准确地反映结构内部的力学变化。现举例来说明光纤光栅和传统电