Изобретение относится к авиационной технике, а более конкретно к методикам проведения испытаний вертолетов.
Известно определение переменных сил, возникающих на втулке несущего винта вертолета в полете, посредством тензометрии элементов крепления редуктора и вала несущего винта вертолета (Михеев Р.А. Прочность вертолетов. М. Машиностроение, 1984, с. 251-265). При тензометрии элементов крепления редуктора переменные силы определяют совместно с инерционной силой редуктора. Кроме того, в случае крепления редуктора к фюзеляжу с помощью фланцевого стыка определить величины переменных сил не представляется возможным из-за статической неопределимости фланцевого стыка. При тензометрии вала несущего винта вертолета переменные силы определяют без учета инерционных сил редуктора, но при этом возникают трудности, связанные с обеспечением в условиях вибраций надежных контактов стабильных переходных сопротивлений в токосъемниках. Кроме того, вал несущего винта имеет достаточно сложные формы сечений, обусловленные наличием шлицев, резьб, проточек, непостоянством диаметров и толщины стенки. Все это приводит к значительным погрешностям в определении переменных сил.
Известен способ определения вибрационной силы, возникающей на редукторе вдоль вала винта вертолета в полете (Акимов А.И. и др. Летные испытания вертолетов. М. Машиностроение, 1980, с. 379-386). В этом способе замеряют вибрации в направлении оси вала несущего винта и перпендикулярно ей в полете и при частотных испытаниях на земле с неработающими двигателями при нагружении вибрационной силой вдоль вала винта с частотой, равной частоте вибраций в полете, т.е. произведению частоты вращения несущего винта на число лопастей несущего винта. При этом вес лопастей несущего винта имитируют приложением статической силы. Вибрационную силу в полете определяют как произведение отношения амплитуд виброперемещений, замеренных в полете, к замеренным в наземных условиях на вибрационную силу, приложенную в наземных условиях.
В полете вибродатчик, установленный на редукторе даже в непосредственной близости от оси вала, реагирует не только на плоско-параллельные виброперемещения редуктора вдоль оси вала, но и также на угловые виброперемещения редуктора, которые обусловлены не только вибрационной силой, действующей вдоль оси вала, но и вибрационной силой, действующей перпендикулярно оси вала вибрационной продольной силой. Поэтому в данном способе вибрационная сила, действующая в полете вдоль оси вала, определена с погрешностью, а вибрационную силу, действующую перпендикулярно оси вала, данным способом определить невозможно.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности определения вибрационных сил.
Цель достигается следующим образом.
Устанавливают два вибродатчика: один на корпусе редуктора, регистрирующий вибрации редуктора вдоль вала, другой на силовом элементе конструкции вертолета, регистрирующий вибрации в вертикальном направлении.
Измеряют амплитуды, фазы и частоты колебаний редуктора и силового элемента конструкции в полете.
Нагружают вал несущего винта в наземных условиях при неработающем двигателе вибрационными силами сначала в направлении вала винта, а потом перпендикулярно ему, в направлении пересечения плоскости винта с продольной плоскостью вертолета; частота обеих вибрационных сил одинакова и равна произведению частоты вращения винта на количество лопастей, при этом вес лопастей винта имитируют приложением статических сил.
Измеряют амплитуды и фазы колебаний редуктора и конструкции при наземных испытаниях.
Определяют вибрационные силы Fхпол и Fупол, возникающие на вале несущего винта вертолета в полете из следующих соотношений:
y где Fупол, Fхпол вибрационные силы, действующие на вал винта вертолета в полете с частотой, равной произведению частоты вращения винта на число лопастей (лопастной частотой);
Fуэкспер, Fхэкспер вибрационные силы, прикладываемые к валу винта при наземных испытаниях с лопастной частотой;
y, y вибрации с лопастной частотой редуктора и конструкции вертолета в полете;
y (Fy) (Fу), y (Fx) (Fх) вибрации редуктора при наземных испытаниях от действия сил Fу и Fх;
y (Fу), y (Fx) вибрации конструкции при наземных испытаниях от действия сил Fу и Fх.
Приведенная система система из двух уравнений с двумя неизвестными Fупол и Fхпол, решая которую находят искомые вибрационные силы.
В предлагаемом способе используют два вибродатчика, первый из которых устанавливают, как и в способе-прототипе, на корпусе редуктора, а второй на силовом элементе конструкции вертолета. Так, местом для расположения второго вибродатчика может служить пилотская кабина, вибрации которой, как правило, постоянно контролируются в полете.
Нагружение при наземных испытаниях вибрационной силой, приложенной к валу винта по линии пересечения продольной плоскости вертолета с плоскостью несущего винта, приближает испытания к реальным условиям нагружения.
На фиг. 1 показан процесс проведения наземных вибрационных испытаний вертолета; на фиг. 2 таблица с результатами реализации способа.
Примером конкретной реализации способа является определение вибрационных сил, действующих в полете на вал несущего винта экспериментального вертолета с лопастной частотой f=14,4 Гц.
При наземных испытаниях вертолет 1 устанавливают на шасси на испытательной площадке 2. Сверху, над валом 3 несущего винта, закрепляют электродинамический вибратор 4 (ЭДВ-100) в двух положениях на основании 5 для возбуждения вибрационных сил вдоль оси вала винта и перпендикулярно ей. При этом последовательность приложения вибрационных сил произвольна. Максимальная вибрационная сила, развиваемая вибратором, составляет F ± 100 кг. На корпусе редуктора 6 и в пилотской кабине, в районе кресла 7 пилота, на силовом полу устанавливают вибродатчики 8 и 9 (АС-498). Частота возбуждения равна произведению частоты оборотов несущего винта на число лопастей, что составляет f=14,4 Гц для исследуемого вертолета.
С помощью аппаратуры 10 осуществляются управление вибратором и обработка результатов эксперимента. При усилиях вибратора Fуэкспер= ± 90 кг, Fхэкспер= ± 90 кг виброперемещения главного редуктора от действия этих сил составляют y (Fу)=0,091 мм, y (Fх) 0,037 мм соответственно. Виброперемещения в кабине пилотов составляет y (Fу) 0,084 мм, y(Fу)0,078 мм.
В полете величины вибраций в указанных местах на скорости Vг.п.=190 км/ч горизонтального полета составляют y= 0,19 мм, y0,29 мм (на частоте f=14,4 Гц).
Вибрационные силы Fупол и Fхпол, возникающие в полете на валу несущего винта экспериментального вертолета, определяют из приведенной ранее системы двух уравнений с двумя неизвестными.
Эта система уравнений получена на основании соотношений
.
Аналогичные соотношения получают и для силового элемента конструкции вертолета. Используя принцип суперпозиции, получают уравнения.
Подставляют в уравнения результаты наземных и летных испытаний и получают
0,19 · 0,091 ± · 0,037,
0,29 · 0,084 ± · 0,078, знаки в уравнениях зависят от фазности виброперемещений редуктора и кресла пилота при испытаниях.
Решая полученную систему, находят Fхпол ± 92,8 кг, Fупол ± 225,7 кг.
В способе-прототипе величина возникающей вибрационной силы, направленной вдоль вала винта, на рассмотренном режиме полета вертолета составила Fупол= ± 187,9 кг.
Предлагаемый способ прост в реализации, по сравнению с прототипом не требует дополнительного оборудования, кроме второго вибродатчика.
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к способам определения вибрационных сил, возникающих на валу винта при испытаниях. Цель изобретения - повышение точности определения вибрационных сил, возникающих в полете. Способ определения вибрационных сил, возникающих на валу винта вертолета в полете, заключается в последовательном приложении при наземных испытаниях вибрационных сил в направлении вдоль оси вала винта и перпендикулярно ей, измерении виброперемещений в указанных направлениях и определении вибрационных сил по соотношениям, указанным в формуле изобретения. 2 ил.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ СИЛ, ВОЗНИКАЮЩИХ НА ВАЛУ ВИНТА ВЕРТОЛЕТА В ПОЛЕТЕ, заключающийся в нагружении вала винта в полете и при наземных испытаниях с частотой, равной произведению частоты вращения винта на количество лопастей, измерении виброперемещений вибродатчиками в направлении вдоль оси вала винта и перпендикулярно к ней и определении вибрационной силы по соотношению виброперемещений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения вибрационных сил, возникающих в полете, нагружение вала винта осуществляют при наземных испытаниях последовательным приложением вибрационных сил в направлении вдоль оси вала винта и перпендикулярно к ней, а вибрационные силы определяют из следующих соотношений:
где Y
Fyпол, Fxпол вибрационные силы, возникающие в полете на валу винта вертолета, соответственно, вдоль оси вала и перпендикулярно к ней;
Fyэкспер, Fxэкспер вибрационные силы, прикладываемые при наземнных испытаниях;
Y
Y
Акимов А.И | |||
и др | |||
Летные испытания вертолетов | |||
М.: Машиностроение, 1980, с.379-386. |
Авторы
Даты
1995-04-30—Публикация
1991-06-27—Подача