一种用于研究直升机桨叶扬起下坠的试验装置的制作方法

本发明涉及直升机技术领域，尤其涉及一种用于研究直升机桨叶扬起下坠的试验装置。

背景技术：

直升机旋翼在运转过程中往往很容易受到外部环境的干扰，比如若遇到较为复杂多变的海况环境，对直升机旋翼的起动和停转产生影响。旋翼直升机在起动和停转过程中，旋翼会经过较低转速区，桨叶绕主轴旋转产生的离心力刚度也就相对偏小，桨尖可能产生过大的位移，与机身发生碰撞。在此过程中，桨叶与限动块会发生较为强烈的冲击碰撞，影响桨叶的动力学响应。

由于在桨叶扬起下坠的过程中，桨叶会不断的与限动块发生碰撞，产生较大的冲击载荷，可能对桨叶的强度和寿命有一定给的影响。因此，需要对桨叶扬起下坠过程中限动块间的接触碰撞对桨叶动响应的影响进行研究。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种用于研究直升机桨叶扬起下坠的试验装置，能够用于桨叶扬起下坠过程中限动块间的接触碰撞对桨叶动响应的影响的研究。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本实施例中的试验装置包括模型桨叶、夹持装置、支座、碰撞块、工作台、底座、吊架、传感器，模型桨叶和夹持装置之间采用螺栓连接，夹持装置和定轴之间采用轴承支撑，使装有模型桨叶的夹持装置能够绕轴旋转，定轴固定于支座，轴与支座之间采用过盈配合。支架和支撑件成对焊接在工作台上，吊架尾部和支架使用定轴连接，吊架和支撑件利用销连接，在吊架端部利用绳索将模型桨叶吊起使其处于初始位置，或者将电磁铁分别固定安装于吊架和夹持装置上，通过通电和断电使模型桨叶从初始位置放落，上下碰撞块会发生接触碰撞，可以研究其碰撞过程中的动力学问题。

本实施例中的试验装置的工作原理在于：将模型桨叶从初始位置放落，桨叶下落一定位置后，上下两块碰撞块会不断的发生碰撞，产生冲击载荷，可能导致桨叶桨尖的位移过大。在此过程中，测量出桨尖的位移及加速度、桨叶不同部分的应变、挥舞角度和冲击载荷。从而实现了对于模型桨叶下坠时的冲击载荷进行有效测量，采用力传感器或应变式测力法测量冲击载荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种试验装置的结构示意图(桨叶下坠时点对点碰撞)；

图2为本发明实施例提供的另一种试验装置的结构示意图(桨叶下坠时点对面碰撞)；

图3为本发明实施例提供的又一种试验装置的结构示意图(桨叶下坠时面对面碰撞)；

图4为本发明实施例提供的使用电磁铁作为初始位置固定的试验装置的示意图；

图5为本发明实施例提供的力传感器安装示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明实施例提供一种用于研究直升机桨叶扬起下坠的试验装置，如图1所示，包括：

模型桨叶(1)、夹持装置(2)、支座(3)、上碰撞块(4)、下碰撞块(5)、工作台(6)、底座(7)、支架(8)、支撑件(9)、第一吊架(10)、第一定轴(11)、第一螺钉(12)、螺栓(13)、螺母(14)、垫片(15)、第一螺钉(16)、第二螺钉(17)、第三螺钉(18)、第四螺钉(19)、第二定轴(20)、销(21)、滚动轴承(22)、装夹片(23)、下方形碰撞块(24)、上方形碰撞块(25)、倾角传感器(26)、电阻应变片(27)、加速度传感器(28)和压力传感器(32)。

其中，夹持装置(2)将模型桨叶(1)与第一定轴(11)相连，夹持装置(2)和第一定轴(11)之间由滚动轴承(22)支撑，使模型桨叶(1)能够绕第一定轴(11)旋转，以此来模拟模型桨叶(1)的扬起下坠。

上碰撞块(4)采用第一螺钉(16)安装在夹持装置(2)上。

下碰撞块(5)采用第二螺钉(17)安装在底座(7)之上，上碰撞块(4)和下碰撞块(5)点对点对齐，或者面对面对齐。

第一吊架(10)采用第二定轴(20)与支架(8)连接，第一吊架(10)和支撑件(9)采用销(21)连接，支撑件(9)上开有不同高度的孔，以便于第一吊架(10)实现不同角度的安装。

加速度传感器(28)安装在模型桨叶(1)的桨尖处。

倾角传感器(26)安装夹持装置(2)上，用于定位初始位置和测量挥舞角度。

在初始位置，第一吊架(10)端部用绳索与夹持装置(2)上的第一螺钉(12)相连，将模型桨叶(1)吊起。

工作台(6)与底座(7)之间采用第三螺钉(18)固定，工作台(6)与底座(7)之间保持相互垂直。

本实施例中的试验装置包括模型桨叶、夹持装置、支座、碰撞块、工作台、底座、吊架、传感器，模型桨叶和夹持装置之间采用螺栓连接，夹持装置和定轴之间采用轴承支撑，使装有模型桨叶的夹持装置能够绕轴旋转，定轴固定于支座，轴与支座之间采用过盈配合。支架和支撑件成对焊接在工作台上，吊架尾部和支架使用定轴连接，吊架和支撑件利用销连接，在吊架端部利用绳索将模型桨叶吊起使其处于初始位置，或者将电磁铁分别固定安装于吊架和夹持装置上，通过通电和断电使模型桨叶从初始位置放落，上下碰撞块会发生接触碰撞，可以研究其碰撞过程中的动力学问题。

本实施例中的试验装置的工作原理在于：将模型桨叶(1)从初始位置放落，桨叶下落一定位置后，上下两块碰撞块会不断的发生碰撞，产生冲击载荷，可能导致桨叶桨尖的位移过大。在此过程中，测量出桨尖的位移及加速度、桨叶不同部分的应变、挥舞角度和冲击载荷。从而实现了对于模型桨叶下坠时的冲击载荷进行有效测量，采用力传感器或应变式测力法测量冲击载荷。

具体的，电阻应变片(27)分别贴于模型桨叶(1)上距离桨根处20％、30％和40％处，并贴于下碰撞块(5)距离底部50％处，其中，电阻应变片(27)连接无线动态应变采集器，所述无线动态应变采集器用于采集应变数据。

在实际的测量过程中，优选的测量方案是将模型桨叶上的应变片分别贴于距离桨根处20％、30％和40％处，碰撞块上的应变片贴于距离底部50％处，通过无线动态应变采集器采集应变数据。而加速度传感器安装在桨尖处，采用粘贴的方式安装，其信号通过适调器和动态信号分析仪采集与整理。将倾角传感器安装于夹持装置上，用于定位初始位置和测量挥舞角度。

可选的，如图1所示的，上碰撞块(4)的下端和下碰撞块(5)的上端都为半圆状。

或者，如图2所示的，上碰撞块(4)的下端为半圆状。下碰撞块(5)的上端为方块状。

或者，如图3所示的，上碰撞块(4)的下端和下碰撞块(5)的上端都为方块状。

在本实施例中，方块或半圆状以实现点对点(图1)、点对面(图2)和面对面(图3)碰撞。面对面碰撞时需留有一定间隙防止碰撞块之间提前发生碰撞。

在本实施例中，如图4所示的，还包括：电磁吸盘(29)、第二螺钉(30)、第二吊架(31)。

电磁吸盘(29)安装在第二吊架(31)上，第二吊架(31)采用第二螺钉(30)安装在工作台(6)上。

在初始位置，采用电磁吸盘(29)将夹持装置(2)吊起。

进一步的，压力传感器(32)安装在下碰撞块(5)的中部。例如：如图5所示的，冲击载荷也可以使用力传感器测量，将下碰撞块打断，力传感器分别连接并固定打断的两部分以此测量冲击载荷。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。