直升机旋翼系统旋转载荷加载验证研究

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1、总第163期2010年第2期直升机技术HELICOFFERTECHNIQUETotalNo．163No．220lO文章编号：1673-1220(2010)02-053-04直升机旋翼系统旋转载荷加载验证研究姚海涛，刘巍，李大海(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要旋转载荷是直升机旋翼系统的一种特殊的载荷形式。本文主要研究旋转载荷特点和加载方法，介绍了旋转载荷合成效果的验证方法。通过主桨毂中央件疲劳试验实例，分析影响合成效果的主要因素。关键词旋转载荷；试验方法；验证；合成效果中图分类号：V216．

2、3文献标识码：AStudyofHelicopterRotorSystemRotatingLoadApplyingandVerifyingYA0Haitao，LIUWei，LIDahai(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractRotatingloadisaspecialkindofloadintherotorsystemofthehelicopter．Inthispaper，wecarriedo

3、utresearchmainlyofcharactersandloadapplyingmethodandintroducedhowtoverifythesynthesisofrotatingload．Withregardtomainrotorhubfatiguetest，analysedthekeyfactorswhichhaveeffectonthesynthesis．Keywordsrotatingload；testmethod；verify；synthesis1引言直升机旋翼系统【11的旋转零部件【21

4、承受一种大小不变和绕试验件轴线转动的载荷，如图1所示。如果以试验件为参照，Z轴上的载荷(巴和耽)对试验件的影响不因旋转变化，但是，XOY平面内载荷(以、峨、凡和膨，)使试验件上A点承受交变载荷，这种形式的称为旋转载荷。在直升机旋翼系统疲劳试验中固定试验件，按照相位协调施加多个分力模拟旋转载荷，并且通过旋翼模拟轴上的应变测量验证合成效果。O图1直升机旋翼系统载荷示意图牧穑日期：2009-12-10作者简介：姚海涛(1979．)．男，黑龙江大兴安岭人。工程师，主要研究方向：直升机强度试验。X·54·直升机技术总第

5、163期2旋转载荷2．1加载要求旋转载荷作为一种特殊的加载形式，与传统动态载荷试验方法有明显的区别：固定试验件、载荷旋转、模拟试验件的实际工况；动态载荷一般采用直接加载。旋转载荷三要素：载荷幅值、相位和旋转方向。2．2加载方法以旋转力为例介绍加载方法，旋转弯矩加载方法相同。在XOY平面内将旋转载荷分解成n(n1>2)个幅值相等、加载方向固定的动载荷，夹角a=绝。如图2所示，将旋转力T分解为三个分力F。、F：和F，的加载系统：Fl2÷Tcos(oJt+咖)R=詈扎08(∞t一孥+币)·B=詈死。s(甜t一竿+咖

6、)∑以=F。+F2cos孥+F，co=譬=Tcos(口‘+西)∑F，=Bsin孥+Bsin4了7r=Tsin(田t+咖)合成效果：F绕z轴逆时针旋转，F的幅值等于r，初始相位为西。圈2旋转力加载示意图X3验证方法针对旋转载荷特点，工程应用一般采用应变测量方法验证合成效果，即通过模拟轴上的应变片测量相应截面的弯矩值，分析计算得到载荷测量值。测量装置包括应变片和模拟轴，对试验件施加试验载荷，通过模拟轴粘贴的应变片验证合成效果。根据旋转载荷数量和类型，模拟轴上的弯矩分布特点，确定应变片的类型、位置、数量和桥路等。图

7、3中所示方法可以测量旋转力r和旋转弯矩M，在每个测量截面内布置2组正交的4个平行片组成全桥。圈3旋转载荷测量装置示意图载荷计算公式如下所示：r％=笋(1)b斟Mc=M—T×L(2)其中L=∑(鸠一厨)2I=Ik=∑(厶一z)(Mi一露)式中：M——弯矩测量值；庙一弯矩平均值；厶——弯矩测量截面到加载中心的距离；云一距离平均值；M”砟—_；百过分力计算得到载荷值。验证准则：在正交方向旋转载荷值的幅值相等且M=Mc，相位差为90。。2010年第2期姚海涛，刘巍，李大海：直升机旋翼系统旋转载荷加载验证研究·55·4

8、实例分析4．1中央件疲劳试验某型机中央件疲劳试验载荷主要包括静态离心力R、旋转弯矩肘和旋转力r。选取中央件l号支臂为研究对象，通过对旋转弯矩肘的合成效果分析，介绍传统试验方法存在技术的不足之处。传统的试验方法，基于刚性假设一加载点的相对位移无穷小或产生的附加载荷可以忽略不计(图4)。图4刚性假设加载示意图根据力的平衡可以得到：』lf。=如×R。月为弹性轴承中心到旋转中心的距离。合成弯矩M=∑Mi，i