基于飞行测量的弹性轴承试验载荷谱修正和寿命评估方法

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1、总第174期2013年第1期直升机技术HEuCOl7IERTECHNIQUETotalNo．174No．12013文章编号：1673—1220(2013)01伽1旬3基于飞行测量的弹性轴承试验载荷谱修正和寿命评估方法王建，秦瑞芬，吴艳霞(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要球柔性旋翼系统在我国自主设计的直升机上获得了广泛的应用，弹性轴承在其中承担着重要角色，它提供了旋翼旋转过程中桨叶的挥舞、摆振和扭转运动，传递了旋转产生的离心力、挥舞方向的升力和摆振方向扭矩产生的切向力。文章讨论了不同设计阶段弹性轴承载荷谱的获得，

2、基于飞行载荷测量的弹性轴承载荷谱修正，不同载荷谱对弹性轴承损伤影响的等效分析方法和弹性轴承寿命评估。关键词直升机；旋翼；弹性轴承；载荷谱；寿命评估中图分类号：V215．5+6文献标识码：ASphericalThr哪tBeariIlgsLoadSpectraAdj鹏tBasedonFlightTestandSer订ceLifeEVal职tionWANGJian，QINReifen，WUYaIlxia(ChinaHelic叩terRes唧h柚dDeVel叩mentInstitute，Jingdezhen333001，China)Ab

3、鳓唿ctBaU—fkxtyperotorsystemwasappliedWidelyonourdesignheHcopter．Sphe矗ealthnlstbe撕ngplayedanimportantroleinit．ThiscomponentproVidedtllepitch，nappingandlead—lagmotionwhilerotorrotating，咖slatestheloads鹊sociatedwithtllosemotionsascentrifugal，lmand1ead—lagforce．nis耐iclepre

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5、aluated．Keywordshelie叩ter；mtorsystem；sphericalthmstbe撕ng；印ecna；servicel如eValuationo引言鍪蒺莩篡霎纂萋曩毳军羹荨畜篆薹蓑昙主羹冀在采用球柔性旋翼系统构型的直升机中，弹性动，满足了桨盘向任意方向倾侧，提供直升机向任意收稿日期：2012—10—27作者简介：王建(19“一)，男，山东济南人，硕士，研究员，型号专业副总师，长期从事直升机强度设计工作。参加过多个直升机型号的研制，参加国际技术合作，获多项所、部级奖励，发表论文多篇。··2·直升机技术总第17

6、4期方向飞行的载荷。另一方面，在变形过程中它还承受着旋翼旋转惯性所产生的离心力和挥舞方向的气动升力以及功率输出扭矩产生的摆振方向的切向力。所以弹性轴承的载荷由变形和力两部分组成。为了满足功能需求，弹性轴承工作部分由薄的球碗形状金属和橡胶叠层间隔组成，叠层间粘接而成。这种金属、橡胶叠层结构可以提供大的挥舞、摆振和扭转变形，同时在离心力方向具有足够的支撑刚度。作为旋翼系统的关键部件，弹性轴承有较高的寿命要求，由于其金属、橡胶叠层结构的特性导致其主要疲劳失效破坏模式为橡胶层裂纹破坏，所以采用视情维护寿命方法，其MTBF需要耐久性试验获

7、得。1弹性轴承载荷谱直升机研制过程中，不同的设计阶段使用不同的弹性轴承载荷谱，主要分为三个阶段。在完成直升机设计制造进行飞行试验前，采用理论计算的方法得到弹性轴承计算载荷谱，用于弹性轴承的结构设计和设计验证试验，一般在首飞前需要完成一到两件试验以给出IIliniGIR飞行试验过程中弹性轴承的放飞寿命；完成m“GIR飞行试验后，根据飞行实测数据，对弹性轴承计算谱进行修正，得到新的弹性轴承载荷谱用于寿命评估和产品验证试验，此阶段对应直升机改进设计阶段；完成改进设计后，进行GIR验证飞行试验，采用飞行实测结果对弹性轴承载荷谱进行最后修

8、正，得到最终寿命验证载荷谱。基于飞行实测数据对弹性轴承载荷谱的修正主要是指弹性轴承的三个方向的运动角，分别为扭转角口(￡)，挥舞角届(t)和摆振角6(t)，在图中1表示。这三个角度分别由以下参数构成∞，6Ic，踟，∞，6Ic，毋，∞，6Ic，函，它们之间的关系为