一种直升机旋翼桨叶防除冰电加热组件热载疲劳试验方法与流程

本发明涉及一种直升机技术，尤其是一种直升机旋翼桨叶电加热技术，具体地说是一种直升机旋翼桨叶防除冰电加热组件疲劳试验方法。

背景技术：

直升机在结冰易发区飞行时，直升机旋翼桨叶表面会产生结冰现象，故而在旋翼桨叶表面需安装有防除冰系统，目前一种主流的防除冰技术是电热防除冰技术。电阻是电热防除冰系统的加热主体。电加热组件内加热电阻材料为铜镍合金。将电加热组件安装在直升机旋翼桨叶表面之前，需对其进行地面试验以测试其疲劳寿命。数十年来，国内外对直升机旋翼桨叶电加热组件的疲劳寿命与疲劳特性还未形成一套完善的试验方法。本发明是为电热防除冰系统内的电加热组件的疲劳寿命与疲劳特性提供测试方法。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前直升机桨叶防除冰电加热系统缺少相应的疲劳试验技术而影响设计制造的问题，发明一种直升机旋翼桨叶防除冰电加热组件疲劳试验方法，以便于有效测试直升机旋翼桨叶电加热组件的疲劳寿命及可靠性，为直升机桨叶防除冰电加热系统设计制造提供第一手资料。

本发明的技术方案是：

一种直升机旋翼桨叶防除冰电加热组件疲劳试验方法，其特征是它包括以下步骤：

第一步：将试验用直升机旋翼电加热组件与应变片粘贴在桨叶模拟件表面；

第二步：将桨叶模拟件装夹在振动试验系统内振动台台面夹具上，夹持位置为桨叶模拟件中间位置；

第三步：使振动试验系统处于工作状态，利用振动台对桨叶模拟件进行扫频振动试验，测出该夹持状态下浆叶模拟件的一阶固有频率；

第四步：将应变片与应变测试设备以四分之一桥电路相连，将振动台以第三步中所测得的一阶固有频率振动，从小到大依次调节振动台振动加速度，记录每个加速度值a所对应的应变片应变值ε，通过线性回归方法计算出a与ε的关系式ε=x×a+y，式中x与y是计算出的系数。

第五步：确定疲劳试验所要求的最大应变值εr，通过第四步中得出的关系式ε=x×a+y计算振动台所需的振动加速度ar。

第六步：将电加热组件内部温度传感器及加热电阻与加热及温度控制系统相连；加热及温度控制系统对电加热组件进行加热控制，将振动台以第三步中所测得的一阶固有频率、第五步中所得出的振动加速度ar振动，加热及温度控制系统内的计算机记录各温度传感器的温度值、加热组件内各组加热电阻工作状态、系统加热时间。

第七步：利用加热及温度控制系统内的计算机监测加热电阻状态与温度传感器状态，若两者有一处出现异常，系统停止加热，且停止计时。

第八步：加热及温度控制系统停止加热后，记录系统工作时间及振动循环次数，即电加热组件疲劳寿命，试验结束。

所述的加热及温度控制系统内计算机控制系统每5s记录一次各温度传感器的温度值。

所述的加热电阻与温度传感器出现异常是指加热电阻电流中断与温度传感器故障报警。

本发明的有益效果：

本发明的直升机旋翼桨叶防除冰电加热组件疲劳试验方法，能够有效测试电加热组件的疲劳寿命，便于对电加热组件的疲劳强度进行分析。

附图说明

图1是本发明的疲劳试验系统原理图。

图2是本发明的电加热组件及应变片粘贴位置示意图。

图3是本发明的夹具装夹示意图。

图4是本发明的应变-加速度关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-4所示。

图1是本发明实际的地面疲劳试验系统，包括振动试验系统、电加热组件（试验件）、桨叶模拟件、应变片、应变测试设备、数据采集系统、加热及温度控制系统，电加热组件内部包含加热电阻与温度传感器，振动试验系统包括振动台，振动台为桨叶模拟件振动提供激振源，有扫频和定频功能。

本发明的直升机旋翼桨叶防除冰电加热组件疲劳试验方法，包括如下步骤：

第一步：将直升机旋翼电加热组件粘贴在桨叶模拟件表面中部位置，将应变片粘贴在电加热组件表面中部位置，如图2所示。本实施例中桨叶模拟件规格为1400mm200mm31mm，其材料为玻璃钢。

第二步：将桨叶模拟件装夹在振动试验系统内的振动台台面夹具上，夹持位置为桨叶模拟件中间位置，夹持方式如图3所示。

第三步：使振动试验系统处于工作状态，利用振动台对浆叶模拟件进行扫频振动试验，测出该夹持状态下浆叶模拟件的一阶固有频率。本实施例中桨叶模拟件的一阶固有频率测得为31.2hz。

第四步：将应变片与应变测试设备以四分之一桥电路相连，将振动台以第三步中所测得的一阶固有频率31.2hz振动，从小到大调节振动台振动加速度，记录每一振动加速度所对应的应变片应变值，得到如图4所示的应变-加速度关系图，应变ε与加速度a的关系公式可以通过线性回归方法计算，在本实施例中计算得到：

ε=1550.4a+5.694

第五步：确定疲劳试验所要求的最大应变值εr为1300με，通过第四步中得出的关系式ε=1550.4a+5.694计算振动台所需的振动加速度ar为0.83。

第六步：将电加热组件内部温度传感器与加热及温度控制系统相连；使加热及温度控制系统为电加热组件提供单相交流电，将振动台以第三步中所测得的一阶固有频率31.2hz、第五步中所得出的振动加速度0.83振动，设置试验时间为72小时，加热及温度控制系统内的计算机记录各温度传感器的温度值、加热组件内各组加热电阻工作状态。

第七步：加热及温度控制系统内计算机控制系统记录各温度传感器的温度值（5s记录一次）、加热组件内各组加热电阻工作状态，应变测试设备记录桨叶模拟件表面应变片的应变值。从计算机软件界面监测加热电阻状态与温度传感器状态，若两者有一处出现异常，即加热电阻电流中断与温度传感器故障报警，系统停止加热，且停止计时；若未出现异常，则到达设定加热时间后自动停止加热，且认定疲劳寿命时间大于所设定时间。具体实施时也可以不设置试验时间，一直试验下去，直到一个指示出现异常，此时所记录的时间即为电加热组件的寿命时间及振动循环次数。

第八步：加热及温度控制系统停止加热后，记录系统工作时间及振动循环次数，即电加热组件疲劳寿命，试验结束。

本发明的直升机旋翼桨叶防除冰电加热组件疲劳试验方法，能够有效测试电加热组件的热载疲劳寿命，便于对电加热组件的疲劳强度进行分析。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。