一种直升机过渡减速器功率损失测量方法与流程

1.本发明属于试验试飞测试技术，具体涉及一种直升机过渡减速器功率损失测量方法。


背景技术：

2.传动系统是直升机三大动部件之一，可将发动机的动力传递给旋翼系统，实现三大动部件的协调运转。
3.某大型民用直升机使用了过渡减速器进行转速匹配，减速器本身存在一定的功率损耗，且受装配影响较大，在试验过程中无法对主减速器输入功率进行监控。如何精确地测量过渡减速器的功率损失是该型号直升机地面试验过程中一个难题。
4.功率损失可以通过测量输入、输出转轴的扭矩和转速，计算得出输入、输出功率。
5.其计算公式如下所示：
[0006][0007]
其中，p为功率(单位kw)，n为转轴转速(单位转每分钟)，t为转轴扭矩(单位为nm)。
[0008]
目前常用转轴测扭，主要分为两种，一种是接触式测扭，通过在转轴中间串入扭矩传感器，或者在转轴表面粘贴应变片方式进行信号测量；这种测量方法需要在旋转动部件上加装传感器及测量装置，对直升机的安全性造成极大影响；一种是非接触式测扭，通过测量转轴的扭转角，然后根据扭转角和扭矩的标定系数进行换算，实现扭矩测量；测量过程中需要在传动轴上粘贴或喷涂黑白格栅，通过激光测量方式测量传动轴扭转角。然而，对于带有过渡减速器的直升机，由于安装空间极度受限，以上传统方法均不适用。
[0009]
根据直升机地面试验监控要求，非接触式测扭能够满足测扭需求，其他测扭方式无法满足其测扭需求。


技术实现要素：

[0010]
本发明的目的：本发明主要要解决的技术问题是在局限空间内实现直升机过渡减速器功率损失的测量，提供一种基于非接触式光学测扭原理的直升机过渡减速器功率损失测量方法。
[0011]
本发明的技术方案：一种直升机过渡减速器功率损失测量方法，所述测量方法包括以下步骤：
[0012]
步骤s1、获取发动机的动力输出轴扭矩tq和转速np；测量过渡减速器输出轴的扭矩tqs和转速ns；
[0013]
步骤s2、计算过渡减速器输入功率p2以及过渡减速器输出功率p1；
[0014]
步骤s3、计算功率损失μ。
[0015]
进一步的，步骤s1中，过渡减速器输出轴的扭矩tqs和转速ns通过非接触式输出轴测扭装置测量得到，所述测扭装置包括支撑板、水平方向调整垫片、l型支架、垂直方向调整
垫片；所述支撑板固定于直升机主减速器输入级机匣端面，再将水平方向调整垫片和l型支架依次固定在支撑板上；所述l型支架上端开有通孔；测量时，扭矩传感器测量端穿过所述通孔后固定于所述l型支架上端面上；扭矩传感器与所述l型支架上端面之间设置有垂直方向调整垫片。
[0016]
进一步的，所述扭矩传感器测量端开有u型测量端口，测量时，机上传动轴测扭盘正好处于测量端口中心线上。
[0017]
进一步的，扭矩传感器的轴线应与传动轴保持垂直；扭矩传感器相对测扭盘的径向安装，应使测扭盘完全覆盖扭矩传感器测量端的玻璃窗口。
[0018]
进一步的，支撑板下端开有圆弧状缺口，所述圆弧状缺口中心线扭矩传感器轴线线平行。
[0019]
进一步的，过渡减速器输入功率p2通过以下公式计算，
[0020][0021]
式中，tq为发动机的动力输出轴的扭矩，np为发动机的动力输出轴的转速。
[0022]
进一步的，过渡减速器输出功率p1通过以下公式计算得到，
[0023][0024]
式中，tqs为过渡减速器输出轴的扭矩，ns为过渡减速器输出轴的转速。
[0025]
进一步的，所述功率损失μ通过以下公式计算：
[0026][0027]
式中，tqs为过渡减速器输出轴的扭矩，ns为过渡减速器输出轴的转速；tq为发动机的动力输出轴的扭矩，np为发动机的动力输出轴的转速。
[0028]
本发明的有益效果：本发明设计了一种基于非接触式光学测扭原理的直升机过渡减速器功率损失测量装置，通过测量过渡减速器输入、输出扭矩，获得输入、输出功率，解决地面试验过程中过渡减速器功率损失的精确测量。本发明简单实用，加工及维护成本较低，能够有效的精确的非接触式测量过渡减速器输出轴扭矩数值，应用于直升机试验试飞过程，能够保障直升机发动机功率的输出与过渡减速器输出功率的有效匹配，保障直升机的正常运转。
附图说明
[0029]
图1为过渡减速器输出轴扭矩测量装置结构示意图；
[0030]
图2为信号采集原理图；
[0031]
其中，1-支撑板，2-水平方向调整垫片，3-l型支架，4-垂直方向调整垫片，5-扭矩传感器。
具体实施方式
[0032]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本
发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
本发明所提出的直升机过渡减速器功率损失测量方法具体实施过程中包含以下步骤：
[0034]
1.建立测量模型
[0035]
过渡减速器传动功率损失为μ，可通过计算输出功率p1与输入功率p2的得出：
[0036][0037]
其中，根据传扭原理，过渡减速器输入功率p2等于发动机输出功率。p2可以通过测量发动机的动力输出轴扭矩tq和转速np得到，其实时数值可以从直升机发动机电调总线数据中得到。
[0038][0039]
基于非接触式光学测量原理，测量过渡减速器输出轴的扭矩tqs和转速ns，计算得到过渡减速器输出功率p1。
[0040][0041]
得出功率损失μ:
[0042][0043]
2.输出轴测扭装置设计
[0044]
测量过渡减速器传动输出轴扭矩功率的装置包括支撑板1，水平方向调整垫片2、l型支架3、垂直方向调整垫片4；
[0045]
本装置中如图1所示，支撑板1借用机体主减速器主减输入级上相邻的两个螺栓柱进行固定，接着通过六角头螺栓、垫圈和六角自锁螺母将水平方向调整垫片2和l型支架3固定在支撑板1上，再使用六角头螺栓、垫圈和六角自锁螺母将垂直方向调整垫片4和扭矩传感器5固定在l型支架3上。
[0046]
在具体测量过程中，所述水平方向调整垫片、垂直方向调整垫片均可以根据安装环境进行适应性选择，保证测量过程中扭矩传感器的轴线与传动轴保持垂直；扭矩传感器相对测扭盘的径向安装，应使测扭盘完全覆盖扭矩传感器测量端的玻璃窗口。
[0047]
3.信号采集及实时功率损失测量系统设计
[0048]
测量系统框图如图2所示：测量系统的运行过程是：发动机电调采集发动机输出轴转速np、扭矩tq；并通过422总线发送至422总线采集板卡；扭矩传感器采集过渡减速器输出轴转速ns、扭矩tqs，并通过485总线发送至485总线采集板卡；两个数据采集板卡将采集到的数据通过以太网发送至上位机进行数据处理，最终输出功率损失。
[0049]
本发明设计了一种基于非接触式光学测扭原理的直升机过渡减速器功率损失测量装置，通过测量过渡减速器输入、输出扭矩，获得输入、输出功率，解决地面试验过程中过渡减速器功率损失的精确测量。本发明简单实用，加工及维护成本较低，能够有效的精确的非接触式测量过渡减速器输出轴扭矩数值。
[0050]
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，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。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。