【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于共軸直升機，涉及一種共軸直升機槳轂載荷識別方法。
技術介紹
1、常規構型直升機為單副旋翼帶尾槳構型，其可通過實測載荷數據直接結算出槳轂處六力素，傳力路徑單一，不存在多副旋翼間載荷的耦合關系。而共軸直升機由于具有兩副旋翼，其兩副旋翼間載荷關系較為復雜，目前沒有求解方法。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術通過進一步標定及求解，來獲取每副旋翼在各軸承間的傳力關系，進而求得上下旋翼的槳轂六力素。
2、技術方案：
3、提供一種共軸直升機槳轂載荷識別方法，共軸直升機包含兩套旋翼系統，上旋翼由內旋翼軸驅動，下旋翼由外旋翼軸驅動，該方法包括：
4、在試飛測試中，會在內外旋翼軸上分別粘貼兩組應變片，用于測量內外旋翼軸的剖面彎矩載荷；
5、通過測試載荷直接獲取上下旋翼軸的扭矩及拉力；
6、通過試飛實測內旋翼軸兩組應變片測得的旋翼軸剖面彎矩載荷，計算出上旋翼槳轂中心處的載荷；
7、利用求得的上旋翼槳轂中心處的載荷，根據力矩平衡原理，求得內旋翼軸兩副軸承的支撐力；
8、計算出兩副軸承各分擔的載荷比例；
9、利用試飛實測外旋翼軸兩組應變片測得的旋翼軸剖面彎矩載荷以及求得的軸承力，求得下旋翼槳轂中心處的載荷；
10、將上旋翼軸的扭矩及拉力、上旋翼槳轂中心處的載荷作為上旋翼槳轂六力素；將下旋翼軸的扭矩及拉力、下旋翼槳轂中心處的載荷作為下旋翼槳轂六力素。
11、進一步的，
12、內外旋翼軸的剖面彎矩載荷包括上旋翼槳轂中心處的六力素fx1、fy1、fz1、mx1、my1、mz1，下旋翼槳轂中心處的六力素fx2、fy2、fz2、mx2、my2、mz2。
13、進一步的，通過測試載荷直接獲取上下旋翼軸的扭矩及拉力，包括：
14、由于上下旋翼軸的扭矩及拉力載荷不存在耦合關系，將上旋翼槳轂中心處mz1作為內旋翼軸實測扭矩載荷，將下旋翼槳轂中心處mz2作為外旋翼軸實測扭矩載荷；將上旋翼槳轂中心處fz1作為內旋翼軸實測拉力載荷，將下旋翼槳轂中心處fz2作為外旋翼軸實測拉力載荷。
15、進一步的，上旋翼槳轂中心處的載荷包括x方向上的彎矩mup-x和力fup-x，以及y方向上的彎矩mup-y和力fup-y，計算公式為：
16、
17、其中，l11是內旋翼軸上第一組應變片中心到上槳轂中心的距離，l12是內旋翼軸上第二組應變片中心到上槳轂中心的距離；第一組應變片位于第二組應變片之上；m11-x和m11-y是內旋翼軸上第一組應變片測得的旋翼軸剖面彎矩載荷的x軸分量和y軸分量；m12-x和m12-y是內旋翼軸上第二組應變片測得的旋翼軸剖面彎矩載荷的x軸分量和y軸分量；
18、進一步的，下旋翼槳轂中心處的載荷包括x方向上的彎矩mdown-x和力fdown-x，y方向上的彎矩mdown-y和力fdown-y；
19、
20、
21、其中，l21是外旋翼軸上第一組應變片中心到上槳轂中心的距離，l22是外旋翼軸上第二組應變片中心到上槳轂中心的距離；第一組應變片位于第二組應變片之上；m21-x和m21-y是外旋翼軸上第一組應變片測得的旋翼軸剖面彎矩載荷的x軸分量和y軸分量；m22-x和m22-y是外旋翼軸上第二組應變片測得的旋翼軸剖面彎矩載荷的x軸分量和y軸分量；f21-x和f?21-y是外旋翼軸上第一組應變片測得的旋翼軸剖面力的x軸分量和y軸分量；f22-x和f22-y是外旋翼軸上第二組應變片測得的旋翼軸剖面力的x軸分量和y軸分量；fup-in-x和fup-in-y為內旋翼軸上支撐軸承的支撐力的x軸分量和y軸分量；fdown-in-x和fdown-in-y為內旋翼軸下支撐軸承的支撐力的x軸分量和y軸分量；ax和ay是內旋翼軸上支撐軸承的分載荷比例系數的x軸分量和y軸分量；bx和by是內旋翼軸下支撐軸承的分載荷比例系數的x軸分量和y軸分量；δl3是上旋翼上側軸承中心與外旋翼軸上側應變片中心的距離；δl4是上旋翼上側軸承中心與外旋翼軸下側應變片中心的距離距離；δl5是下槳轂中心到下旋翼上側軸承中心的距離；δl6是上槳轂中心到上旋翼下側軸承中心的距離。
22、進一步的，單獨拆解出外旋翼軸，標記出兩副支撐軸承位置，在支撐軸承位置處各粘貼兩組應變片，應變片距離槳轂中心距離為s1、s2；
23、恢復外旋翼軸安裝，延旋翼軸徑向在槳轂中心處施加力fbasic，通過兩副支撐軸承位置處測得的彎矩載荷；
24、根據矩載荷，計算出內旋翼軸兩副支撐軸承支撐力，進而求得其分擔的載荷比例。
25、進一步的，支撐力的計算公式為：
26、
27、
28、其中，fbasic包括x軸分量fbasic-x和y軸分量fbasic-y；m1x、m1y、m2x、m2y是兩副支撐軸承位置處測得的彎矩載荷的x軸分量和y軸分量；f1x、f1y、f2x、f2y是兩副支撐軸承位置處支撐力的x軸分量和y軸分量。
29、進一步的，兩副支撐軸承的分載荷比例系數的計算公式為：
30、
31、ax和bx、ay和by是兩副支撐軸承的分載荷比例系數在x軸分量和y軸分量。
32、有益效果：
33、共軸直升機的槳轂載荷識別通過常規方法無法獲知，可以通過該方法，利用試飛過程中實測的旋翼軸彎矩、扭矩、拉力載荷，來獲取上下兩副旋翼的槳轂六力素時域數字信號，進而可利用該數據進一步做槳轂振動載荷、結構響應計算等工作。
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1.一種共軸直升機槳轂載荷識別方法，其特征在于，共軸直升機包含兩套旋翼系統，上旋翼由內旋翼軸驅動，下旋翼由外旋翼軸驅動，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以旋翼平面為xoy平面，z軸垂直xoy平面垂直向上；
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，通過測試載荷直接獲取上下旋翼軸的扭矩及拉力，包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，上旋翼槳轂中心處的載荷包括x方向上的彎矩Mup-x和力Fup-x，以及y方向上的彎矩Mup-y和力Fup-y，計算公式為：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，下旋翼槳轂中心處的載荷包括x方向上的彎矩Mdown-x和力Fdown-x，y方向上的彎矩Mdown-y和力Fdown-y；
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，支撐力的計算公式為：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，兩副支撐軸承的分載荷比例系數的計算公式為：
【技術特征摘要】
1.一種共軸直升機槳轂載荷識別方法，其特征在于，共軸直升機包含兩套旋翼系統，上旋翼由內旋翼軸驅動，下旋翼由外旋翼軸驅動，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以旋翼平面為xoy平面，z軸垂直xoy平面垂直向上；
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，通過測試載荷直接獲取上下旋翼軸的扭矩及拉力，包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，上旋翼槳轂中心處的載荷包括x方向上的彎矩mup-x和力fup-x...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳新華，王哲人，黃玉平，賴凌云，張碩，
申請(專利權)人：中國直升機設計研究所，
類型：發明
國別省市：
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