一种直升机桨毂中心动特性试验激振幅值调整方法及装置与流程

本发明属于直升机桨毂中心动特性试验加载，涉及一种直升机桨毂中心动特性试验激振幅值调整方法及装置。

背景技术：

1、直升机桨毂中心动特性试验的方法是将直升机放置平稳，在试验要求的频率范围内，采用试验激振系统在桨毂中心处分别沿机身航向和侧向对直升机施加稳态正弦扫频激励，使起落架缓冲器达到足够的振幅，测得直升机桨毂中心处在某一常值力幅下的幅频曲线和相频曲线。在试验要求的激振频率范围内，首先进行频率粗扫，由粗扫结果确定几个共振频率范围，然后在每个共振频率附近进行频率细扫。扫频过程中稳态正弦扫频激励幅值从小到大逐步施加，直至施加的激振力使直升机桨毂中心处的加速度传感器有明显响应并且机体有明显振动，以便于振动模态分析。试验过程中需要实时监测起落架缓冲器的振动幅值，在缓冲器的振动幅值超出规定安全值时应及时停止试验，避免对直升机造成损伤。

2、试验设备包括试验激振系统和试验测控系统两部分，试验激振系统属于执行机构，由激振作动筒、激振杆、固定支架和安装台架组成，将激振点放置在桨叶假件上，分别沿机身航向和侧向进行激励，通过桨毂将激振力传递至桨毂中心，使直升机机体产生振动。试验测控系统由振动模态测试系统、液压伺服加载控制系统及位移传感器、加速度传感器等组成。

3、目前直升机桨毂中心动特性试验通用的扫频激励控制过程为：下述内容以单个共振频率的频率细扫进行举例说明。振动模态测试系统发出扫频电压信号，该信号连接到液压伺服加载控制系统中，用于控制激振作动筒给直升机施加稳态正弦扫频激励；直升机的缓冲器上安装位移传感器，用于测量缓冲器的振动幅值，该位移传感器的输出信号接入振动模态测试系统和液压伺服控制系统，液压伺服控制系统预先根据缓冲器振动幅值的规定值设置安全保护值，扫频过程中共振频率附近由于直升机机体产生共振会发生缓冲器实测的振动幅值超出预先设置的安全保护值的情况，此时液压伺服控制系统将立即停止试验，试验停止后试验人员手动降低振动模态测试系统发出扫频电压信号幅值，从而降低施加到试验机的稳态正弦扫频激励，然后重新开始试验。由于直升机桨毂中心动特性试验的扫频电压信号通常由试验人员根据直升机状态设置初始值，试验超限停止后，试验人员根据经验调整扫频电压信号的幅值，如果起落架缓冲器的振动幅值处于规定值范围内且加速度传感器的响应值足够大则此时的扫频电压信号幅值是合适的，为了达到此目标需要多次调整扫频电压信号幅值，在多次调整扫频电压信号幅值的过程中起落架缓冲器的振动幅值也将多次超限。

4、直升机桨毂中心动特性试验通常包括多个试验状态，每个试验状态包含几个共振频率，因此试验过程中起落架缓冲器的振动幅值超限次数将达到数十次，有可能对直升机造成损伤；人工调整扫频电压信号的幅值导致试验效率低下，试验周期长，试验控制自动化程度低。

技术实现思路

1、本发明的目的：本发明提出一种直升机桨毂中心动特性试验激振幅值调整方法，实现振动扫频过程中能够根据直升机缓冲器的振动幅值实时自动调整扫频电压信号的幅值命令，保证施加在直升机桨榖处的振动激励使直升机具有明显振动且起落架缓冲器始终满足振动幅值规定值要求，解决了试验过程中经常发生起落架缓冲器的振动幅值超限导致试验停止的问题，避免了直升机机体振动幅值过大，降低了对试验机造成损伤的可能性，提高了试验加载控制自动化程度和试验效率，缩短了试验周期。

2、本发明的技术方案：为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提出一种直升机桨毂中心动特性试验激振幅值的自动调整方法，在试验扫频过程中，以起落架缓冲器的位移测量幅值为调整基准，实时自动调整扫频电压信号幅值，从而保证施加在直升机桨榖处的振动激励使直升机具有明显振动，且起落架缓冲器始终满足振动幅值规定值要求。

3、振动扫频过程中可能出现两种情况：一种是直升机机体未有明显振动且机体上安装的加速度传感器响应值过小，不利于振动模态分析；另一种是直升机机体产生的共振过大，起落架缓冲器的位移测量幅值超过其规定的安全保护值，造成试验停止，若直升机机体振动严重则可能造成直升机机体损伤。

4、自动调整方法包括如下步骤：

5、步骤1：设置起落架缓冲器的振动幅值规定值a，调整下限百分比amin，调整上限百分比amax，扫频电压信号幅值调整系数k；

6、步骤2：进行动特性试验；

7、步骤3：在试验过程中，记录起落架缓冲器的位移测量幅值为b；振动模态测试系统的信号源输出的调整前扫频电压信号幅值为c0；

8、步骤4：根据直升机机体的振动情况，采用液压伺服加载控制系统对扫频电压信号幅值进行调整，利用扫频电压信号幅值调整系数k逐步调整后的扫频电压信号幅值为c1，直至使a×amin≤b≤a×amax。

9、在一个可能的实施例中，在所述步骤4中，当振动模态测试系统的信号源输出的调整前扫频电压信号幅值c0过小，直升机机体未有明显振动，此时起落架缓冲器的位移测量幅值b小于其振动幅值规定值a乘以调整下限百分比为amin，即b<a×amin；

10、液压伺服加载控制系统进行自动调整，第1次自动调整后的扫频电压信号幅值c1是在c0的基础上增加c0乘以扫频电压信号幅值调整系数k，即c1＝c0×(1+k)；

11、如果第1次调整后仍不满足试验要求，则系统自动进行第2次调整，第2次调整后的扫频电压信号幅值c1＝c1+c0×k，如果第2次调整后仍不满足试验要求，则继续进行第3次自动调整，依此方式不断调整直至b≥a×amin。

12、在一个可能的实施例中，在所述步骤4中，当振动模态测试系统的信号源输出的调整前扫频电压信号幅值c0过大，直升机机体产生的共振过大，此时起落架缓冲器的位移测量幅值b大于其振动幅值规定值a乘以调整上限百分比为amax，即b>a×amax；

13、液压伺服加载控制系统进行自动调整，第1次自动调整后的扫频电压信号幅值c1是在c0的基础上减小c0乘以扫频电压信号幅值调整比例系数k，即c1＝c0×(1-k)；如果第1次调整后仍不满足试验要求，则系统自动进行第2次调整，第2次调整调整后的扫频电压信号幅值c1＝c1-c0×k，如果第2次调整后仍不满足试验要求，则继续进行第3次自动调整，依此方式继续调整直至b≤a×amax。

14、在一个可能的实施例中，调整下限百分比amin的取值范围0<amin≤0.5。

15、在一个可能的实施例中，调整上限百分比amax的取值范围0.5<amax≤1。

16、在一个可能的实施例中，扫频电压信号幅值调整系数k的取值范围0<k≤0.3。

17、根据本发明的第二方面，提出一种直升机桨毂中心动特性试验装置，用于实现上述的一种直升机桨毂中心动特性试验激振幅值的自动调整方法，包括振动模态测试系统、液压伺服加载控制系统、试验激振系统及测量单元；振动模态测试系统属于测量机构，主要进行试验件各测量点加速度传感器信号的采集及接收从液压伺服加载控制系统传输来的加载点激振位移和激振力信号，同时兼具信号源功能，将扫频电压信号的电压值通过实时通讯线传输给液压伺服加载控制系统；液压伺服加载控制系统属于加载控制机构，主要控制试验激振系统接收扫频电压信号对试验件进行激振，同步采集激振力、激振位移及监测起落架缓冲器位移信号，并通过模拟信号输出端口实时传输给振动模态测试系统；试验激振系统属于执行机构，由激振作动筒、激振杆、固定支架和安装台架组成，将激振点放置在桨叶假件上，分别沿机身航向和侧向进行激励，通过桨毂将激振力传递至桨毂中心，使直升机机体产生振动。

18、根据本发明的第三方面，提出一种存储介质，存储计算机程序，所述计算机程序在由计算机执行时使得所述计算机执行上述一种直升机桨毂中心动特性试验激振幅值的自动调整方法所述的方法。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、本发明提供一种直升机桨毂中心动特性试验自动实时调整激扫频电压信号振幅值的方法，将起落架缓冲器的位移测量幅值作为调整基准，由液压伺服加载控制系统的软件进行实时自动调整扫频电压信号幅值，从而保证施加在直升机桨榖处的振动激励使直升机具有明显振动，且起落架缓冲器始终满足振动幅值规定值要求，不需要等待直升机机体振动过大导致试验停止后再人工调整，避免了直升机机体振动幅值过大，降低了对试验机造成损伤的可能性，提高了试验加载控制自动化程度和试验效率，缩短了试验周期。