34-直升机旋翼载荷飞行测试结果的分析与应用(1室吴裕平)-(4)

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1、第二十六届（2010年）全国直升机年会论文直升机旋翼载荷飞行测试结果的分析与应用吴裕平习娟陈平剑（中国直升机设计研究所,景德镇,333001）摘要：介绍了旋翼载荷的测试情况以及数据处理方法，并且通过理论计算，研究了不同尾迹模熨、桨叶结构和桨叶气动对结果的影响•重点在于理论计算与测试结果的相关性分析，并得出一些冇价值的结论，为以后更精确地评估旋翼载荷提供帮助。关键词：旋翼;载荷；测试；计算；应用1引言旋翼作为肓升机的升力源和控制而，承受着巨人的载荷作用，是肯升机的关键部件，所以旋翼载荷计算一直为肓升机设计屮的重要内容。对于型号研制，结构设计、载荷计算、强度校核

2、是必不对少的迭代过程，计算的旋翼载荷作为强度校核的依据，其计算精度直接影响强度校核和结构设计。由于旋翼的非定常和桨尖跨音速运动，伴随肓升机高速飞行时的激波、人总距时的失速现象和桨-涡干扰等，给旋翼气动载荷的预估带来困难。气动分析模型从均匀入流、预定尾迹发展到自由尾迹，越来越接近实际情况，载荷计算也越来越精确，但由于不确定因素在里而，机动飞行等某些状态下的计算精度还是偏低，国外先进的肓升机公司通过试验和经验来弥补这方而的不足。飞行测试能够比较真实地反映肓升机在实际飞行屮的载荷情况，那么进行飞行测试与理论计算的相关性研究，将对理论分析（无论是在方法上述是在经验上

3、）都有极大的帮助。首先，对以根据E行结果，分析哪和模型能够比较真实地计算出某种工况下的载荷，其次，可以进一步从经验上來修正理论分析模型，为以示的理论计算建立更精确的分析模型。2测试数据分析2.1测试情况测试的总升机安装有先进外形的旋翼系统，测试状态有悬停、平E、转弯、爬升、下降等，包括不同重量和重心情况下。一般采取布置多组应变花的形式来进行载荷测量，并解耦成单方向的载荷，在地面上对各组传感器进行标定，得到载荷与应变的关系即标定系数，飞行前再进行零位采集。测虽系统安装在直升机上，0行结束后，把原始信号转化为载荷并进行零位修正和滤波处理。主旋翼和尾桨都安装有传感

4、器，测量部件包括两片桨叶上的挥舞弯矩、摆振弯矩，旋翼轴上的弯矩（两剖面），两根拉杆的轴向力等，结构和气动载荷以及性能数据都被测fiTo2.2数据分析由于测量参数多采样率高，导致何次的采集数据文件都非常庞大，达到儿个G,即使把性能、主旋翼、尾桨数据分开保存，再把一个架次的时间分成多段，这样下来一个二进制的数据文件也冇三四百兆。所以对飞行数据分析系统（如图1）的处理速度提出了很高的要求，能否快速读取和快速显示直接关系到软件的效率，采用内存映像方法可以大大捉高数据读取速度，比传统的1/0方法快儿十倍甚至儿百倍。在原始数据成功导入软件后，首先盂要粗略地检查所冇的测试

5、数据是否冇异常，再根据试飞任务书和E行性能参数（如起E重量重心、E行髙度速度、机身姿态过载、操纵量等），在整个£行吋间内寻找某飞行状态的稳定时间段，最后得到某状态下各传感器（对应参数）载荷的数据（包括最大值、最小值、静态值、动态值和时间历程等）。如何从时间历程数据得到载荷的静态量和动态量，传统的方法是在这个状态的飞行时间段内找出最人值和最小值，然后静态量就等于最大值和最小值的平均值，而动态量等于最人值减去最小值后的一半。但是，由于测试信号的周期性不是特别强（特别在过渡状态下），传统的方法可能导致载荷动态量过大的结果。••••••-•*・'•焚K::::图1E

6、行数据分析系统界面图2数据分析方法示意图新的计算思路是:每个周期的平均值:八Tixi7=1每个时刻的波动量：y{=兀-XT载荷动态值：X曲=（儿）呎一（儿）航2即先计算每个周期的平均值，再根据平均值求岀这个周期内各个时间点的波动录，当这个状态的飞行时间段都处理完后，就可以得到最大（最大）值、最小（最小）值、静态最大值、静态最小值和动态值（如图2所示）。山于先处理每个周期的波动量，其动态量更能反映整个时间段的情况,更贴近实际。3理论计算分析载荷计算，就是通过分析空气的流动情况和桨叶的受力情况，得出作用于桨叶上交变的气动载荷，然后这些气动力经过桨毂支臂传递到桨毂

7、轴上，同时冇一部分载荷通过变距摇臂传递到操纵系统。构建的数学模型和直升机模型，可以对直升机的各种飞行状态进行模拟分析，获得各种飞行条件下的旋翼载荷。旋翼和尾桨载荷分析是典型的气动/结构耦合分析，需要在气动计算和结构变形计算Z间反复迭代，首先通过气动计算，获得旋翼结构的载荷分布，然后通过结构变形和桨毂多体动力学计算，获得在该载荷下桨叶的结构变形和桨毂、拉杆的位置变化，并用变形后的网格重新计算气动力。旋翼结构模型采用大变距和大预扭的工程梁理论，气动模型是升力线理论、二维翼型特性和涡尾迹，提供可以选择的三种气动分析模型：均匀入流（桨盘入流线性分布）、帯预定尾迹的非

8、均匀入流、带白由尾迹的非均匀入流。为了评估相关的敏感