СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРОНАГРУЗОК НА ДВИГАТЕЛЯХ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ САМОЛЕТА Российский патент 1995 года по МПК G01M7/00 

Описание патента на изобретение RU2036450C1

Изобретение относится к измерениям, в частности к способам измерений вибраций на многодвигательной силовой установке самолета, и может быть использовано для оценки вибрационной совместимости двигателя новой конструкции при его работе в системе данной силовой установки.

Известен способ определения характеристик виброизоляции многоканальных динамических систем, заключающийся в том, что на многовходовой механической системе замеряют случайные вибрационные нагрузки на входах, регистрируют одновременно вибрационные нагрузки в контрольной точке, после этого определяют когерентный спектр выходной нагрузки системы [1]
Однако в этом способе не предусмотрено выделение квазигармонических составляющих вибрации от дисбаланса вращающихся элементов виброисточника.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения характеристик механических и климатических внешних воздействующих факторов, заключающийся в том, что производят измерение случайных вибрационных нагрузок на выходе системы, затем формируют энергетический спектр выходной нагрузки, после чего выделяют вибрационные составляющие нижних частот с помощью синтезируемого цифрового фильтра [2]
Этот способ имеет следующие недостатки:
на дискретных частотах не выделяют квазигармонические составляющие; применение данного способа невозможно в условиях летного эксперимента; точность выделения низкочастотных колебаний не приемлема для решения прикладных задач фильтрации вибронагрузок.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений широкополосной и узкополосной вибрационной нагрузки, возникающей на конструкциях двигателей в составе многодвигательной силовой установки самолета.

Цель достигается тем, что способ измерения случайных вибрационных нагрузок на двигателях силовой установки самолета включает следующие операции. Одновременно регистрируют входные случайные вибрационные нагрузки, а в контрольной точке на силовой установке выходную вибрационную нагрузку, формируют автономные когерентные спектры вибросоставляющих любого из двигателей силовой установки самолета, затем из состава когерентных спектров выделяют квазигармонические вибросоставляющие, свойственные каждому двигателю как независимому источнику вибровоздействий.

Для этого преобразуют когерентный спектр двигательной вибросоставляющей в корреляционную функцию Ryy( τ) с последующим ее разложением в ряд по К-м косинусоидальным гармоникам, содержащим в спектре, и определяют дисперсии σк2 каждой из этих гармоник по формуле
σ2k

Ryy(τ)cosωkτdτ, где ωkK;
K=;
Т длительность аналоговой реализации.

Изобретение характеризуется следующими отличительными признаками:
преобразование когерентного спектра вибросоставляющей отдельного двигателя в корреляционную функцию R(m);
определение амплитудных уровней Ак и частоты ωk квазигармонических вибрационных нагрузок путем разложения периодического отрезка корреляционной функции в ряд по косинусоидальным гармоникам вибропроцесса;
коэффициенты разложения в виде дисперсий определяют по формуле
σ2k

m)cos2, где R(m) корреляционная функция;
m дискретное преобразование времени;
К дискретное преобразование частоты;
N величина стандартного блока оперативной памяти вычислительного устройства.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить оценку в летных условиях раздельных вибрационных нагрузок, воздействующих на конструкции двигателей при их работе в составе многодвигательной силовой установки самолета, выделять с повышенной точностью гармонические составляющие на дискретных частотах опытных ТВВД и проводить сертификационные испытания двигателей на предмет их летной годности.

На фиг.1 изображен самолет с четырехдвигательной установкой, на двигателях которой производят измерение вибронагрузок; на фиг.2 графики энергетического спектра и корреляционной функции случайной вибронагрузки, зарегистрированной на самолете и заполненной квазигармоническими составляющими; на фиг.3 то же после выделения гармонических составляющих.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Рассматривают силовую установку из четырех двигателей на летающей лаборатории ЛЛ ИЛ-76 с опытным ТВВД (фиг.1). Опытный двигатель турбовентиляторной конструкции. Измеряют вибрационные нагрузки этого двигателя с целью выделения и оценки квазигармонических составляющих собственно ТВВД, происходящих от дисбаланса вращающихся агрегатов.

Устанавливают контрольные точки на конструкциях двигателей для одновременной регистрации входных вибронагрузок по координатным осям x1(t), x2(t), xn(t) (в рассматриваемом варианте x1(t), x2(t), x3(t), x4(t) по одной координатной оси на каждом двигателе), выбирают контрольную точку для регистрации в темпе времени с входными выходной вибронагрузки y(t) (эта точка установлена на конструкции опытного двигателя в точке упругой подвески на фюзеляже самолета.

Аппаратурными средствами определяют
автономный энергетический спектр вибропроцесса y(t), т.е. Wyy(f);
спектральную функцию множественной когерентности y(t) по отношению к совокупности x1(t), x2(t), x3(t), x4(t), т.е. cohy2(f);
спектральную функцию множественной когерентности y(t) по отношению x1(t), x2(t), x4(t) с исключением вибронагрузки от опытного двигателя x3(t), т.е. coh(f);
когерентный автоспектр вибронагрузки в выходной точке (К 3) от работы опытного двигателя, т.е.

Φyy3 (f) Wyy(f) [coh(f)- coh(f)]
xnx1 x2, x3, x4} xn3x1, x2, x4}
x3(t) на опытном двигателе;
корреляционную функцию Ryy( τ ) путем аппаратурного преобразования по Фурье когерентного спектра Φyy3 (t) в прикладном спектре по ДПФ это означает, что
R(m) P(ν)e, где P(n)=Φyy(ν)Δ f;
Δf ;
P (ν ) мощностной спектр двигательной составляющей;
спектральное разложение корреляционной функции P(τ ) по косинусоидальным гармоническим составляющим, подлежащим выделению из состава двигательной вибрации опытной конструкции;
дисперсию σк2 (а следовательно, и амплитудный уровень Ак в долях g) К-х гармонических составляющих, действующих в составе когерентного спектра раздельной двигательной вибронагрузки, при этом дисперсия К-й гармонической составляющей находится путем
σ2k

R(τ)cosωкτdτ, вычисляемой посредством численного интегрирования функции R( τ ), исходя из правил ее дискретизации согласно ДПФ, т.е.

T st N, N 0,1.N-1,
N объем стандартного блока машинной памяти, N 1024, 2048
ωk=2πfk=2k, k=0,1.,
τ st ˙ m; m +1.N-1;
ωkτ=2, окончательно
σ2k

R,
Ak=;
критериальный признак положительного исхода, заключающийся в том, что в процессе фильтрации для повышения точности выделения гармонических составляющих добиваются реализации краевого условияR(τ)|≅α при принятых уровнях затухания α 0,05, 0,1 к концу цикловых этапов фильтрации, при этом первый цикл фильтрации формируют путем
R( τ ) R*( τ ), где Ryy(τ ) исходная корреляционная функция;
R*(τ ) расчетная корреляционная функция, в которой коэффициенты при гармониках
*k
)2Ryy(τ)cosωкτdτ, второй цикл фильтрации реализуют путем
R(τ) R*(τ), где R*(τ) расчетная корреляционная функция, в которой коэффициенты при гармониках
*k
*) R(τ)cosωкτdτ и так до получения краевого условия.

При помощи предлагаемого способа можно измерять вибрационные нагрузки на каждом из двигателей многодвигательной силовой установки без останова запуска двигателя в полете, на котором производится замер. Это позволяет увеличить надежность силовой установки в работе и проверить опытный двигатель на совместимость в составе многодвигательной силовой установки. Кроме того, повышается точность и достоверность измерений вибрационных нагрузок.

Похожие патенты RU2036450C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОМЕРНОЙ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ С МНОГОКАНАЛЬНЫМ ВХОДОМ 1993
  • Конычев В.И.
  • Митенков В.Б.
RU2114408C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРОЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ 1989
  • Конычев В.И.
  • Ягодкин В.Н.
  • Рябушкин Ю.В.
RU2011173C1
Способ определения характеристик виброизоляции многоканальной динамической системы 1990
  • Конычев Владимир Иванович
  • Митенков Виктор Борисович
SU1779968A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОКАНАЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЗАИМНЫХ СПЕКТРОВ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТАХ 1990
  • Конычев В.И.
  • Митенков В.Б.
  • Рябов Л.П.
RU2035702C1
СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ВОЗДУШНО-ВИНТОВОГО АГРЕГАТА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ НА САМОЛЕТЕ 1992
  • Конычев В.И.
  • Митенков В.Б.
  • Рябов Л.П.
  • Мартынов Ю.В.
RU2039958C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ НАГРУЗОК НА ДВИГАТЕЛЕ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2015
  • Митенков Виктор Борисович
  • Саркисян Анаида Фрунзевна
  • Баранова Марина Сергеевна
  • Власова Тамара Аркадьевна
RU2580381C1
Способ выявления синусоидальной и случайной вибраций в составе смешанного вибрационного процесса, измеряемого на летательном аппарате 2021
  • Митенков Виктор Борисович
  • Парусова Марина Георгиевна
  • Баранова Марина Сергеевна
  • Кудашин Владимир Сергеевич
  • Саркисян Анаида Фрунзевна
  • Федулов Андрей Владимирович
  • Харатян Вова Гамлетович
RU2782683C1
КАТАПУЛЬТНОЕ КРЕСЛО 1990
  • Кривицкий И.Г.
  • Шулепов Д.В.
RU2101217C1
Способ определения метрологических характеристик виброакустической аппаратуры 1989
  • Конычев Владимир Иванович
  • Митенков Виктор Борисович
  • Рябов Леонид Петрович
SU1815601A1
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗНЫМ КРЮКОМ И ДВИГАТЕЛЕМ ПРИ ПОСАДКЕ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ПАЛУБУ КОРАБЛЯ 1996
  • Кабачинский В.В.
  • Калинин Ю.И.
  • Сапарина Т.П.
RU2119440C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 036 450 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРОНАГРУЗОК НА ДВИГАТЕЛЯХ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ САМОЛЕТА

Изобретение относится к вибрационным измерениям. Способ решает задачу оценки вибрационной совместимости нового двигателя, работающего в составе многодвигательной силовой установки. Для осуществления способа регистрируют входные вибрационные нагрузки и выходную в контрольной точке, формируют когерентный спектр раздельной вибросоставляющей отдельного двигателя, выделяют из данного спектра квазигармонические вибрационные нагрузки на дискретных частотах, трансформируют когерентную функцию, определяют амплитудные уровни и частоты квазигармонических вибрационных нагрузок путем разложения периодического отрезка корреляционной функции в ряд по синусоидальным гармоникам вибропроцессора. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 036 450 C1

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРОНАГРУЗОК НА ДВИГАТЕЛЯХ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ САМОЛЕТА, заключающийся в том, что регистрируют одновременно входные случайные вибрационные нагрузки в контрольных точках конструкций двигателей и выходную вибрационную нагрузку в контрольной точке упругой подвески силовой установки, затем формируют когерентный спектр раздельной вибросоставляющей отдельного двигателя, после чего выделяют из этого спектра квазигармонические вибрационные нагрузки на дискретных частотах, отличающийся тем, что трансформируют когерентный спектр в корреляционную функцию R(m) раздельной вибрационной составляющей двигателя, определяют амплитудные уровни Aк и частоты ωк квазигармонических вибрационных нагрузок путем разложения периодического отрезка корреляционной функции в ряд по косинусоидальным гармоникам вибропроцессора, коэффициенты разложения в виде дисперсий определяют по формуле

где R(m) корреляционная функция;
m дискретное преобразование времени;
k дискретное преобразование частоты;
N величина стандартного блока оперативной памяти вычислительного устройства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2036450C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Измерение характеристик механических и климатических внешних воздействующих факторов на двигателях силовой установки самолета
Прибор для промывания газов 1922
  • Блаженнов И.В.
SU20A1

RU 2 036 450 C1

Авторы

Конычев В.И.

Митенков В.Б.

Важнов Ю.Л.

Даты

1995-05-27Публикация

1992-08-27Подача