[发明专利]一种基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法

说明书

本发明公开一种基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法，包括：在旋翼主轴上画出与顶部端面平行的第一和第二剖面线，并设定第一和第二剖面线4个等90°方位；定义标定坐标系，并在第一和第二剖面线的4个等90°方位分别粘贴光纤光栅应变传感器；测量每个传感器的应变零值点；得到每种单分量载荷对应的标定系数；获取旋翼主轴旋转状态下的实时方位角；旋翼主轴旋转时，将实时测量的旋翼主轴的六力素分解到标定坐标系中进行向量合成，从而获得旋转状态下的旋翼主轴载荷的六力素。本发明提供的技术方案，解决了现有旋翼主轴载荷测量方式，通过单一全桥来测量主轴载荷，难以全面测量主轴载荷的六力素，并且存在较大的误差和耦合量干扰的问题。

技术领域

本发明涉及但不限于直升机旋翼性能测量技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法。

背景技术

旋翼系统的性能指标是直升机的核心指标，为了获取旋翼性能参数，设计人员通常在旋翼主轴上粘贴应变电阻计，组成多组应变全桥分别测量旋翼的升力、偏航力矩和主轴弯矩三个分量。

然而，由于旋翼主轴的刚度极大且通常为高速旋转，因此，通过上述单一全桥来测量主轴载荷仅能测量上述三个分量，并且存在较大的误差和耦合量干扰。

发明内容

本发明的目的为：本发明实施例提供一种基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法，以解决现有旋翼主轴载荷测量方式，通过单一全桥来测量主轴载荷，难以全面测量主轴载荷的六力素，并且存在较大的误差和耦合量干扰的问题。

本发明的技术方案为：

本发明实施例提供一种基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法，通过在直升机旋翼主轴布置光纤光栅应变传感器阵列，以测量直升机旋翼主轴的六力素，所述旋翼主轴载荷的六力素包括升力、阻力、侧向力、滚转力矩、偏航力矩、俯仰力矩；所述旋翼主轴载荷测量方法包括：

步骤1，在所述旋翼主轴上画出与顶部端面平行的第一剖面线和第二剖面线，并设定第一剖面线和第二剖面线4个等90°方位；

步骤2，定义标定坐标系，并在第一剖面线和第二剖面线的4个等90°方位分别粘贴光纤光栅应变传感器；

步骤3，对粘贴的每个光纤光栅应变传感器，测量其应变零值点；

步骤4，单分量标定，包括：通过对旋翼主轴分别进行单分量加载，获得每种单分量载荷与其对应位置的光纤光栅应变传感器组合的应变变化之间的标定系数；

步骤5，采用角度传感器或编码器获取旋翼主轴旋转状态下的实时方位角ψ；

步骤6，旋翼主轴旋转时，将实时测量的旋翼主轴的六力素分别按向量分解，分解到所述标定坐标系中进行向量合成，从而获得旋转状态下的旋翼主轴载荷的六力素。

可选地，如上所述的基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法中，所述步骤1中设定第一剖面线和第二剖面线4个等90°方位，包括：

以旋翼主轴键槽中心轴线为0°方位，所述中心轴线与第一剖面线的交点为其0°方位，与第二剖面线的交点为其0°方位；以0°方位为起点，按照旋翼主轴的旋转方向、以90°为角度间隔，分别确定第一剖面线和第二剖面线的90°方位、180°方位和270°方位，并在每个等90°方位以十字交叉线标记。

可选地，如上所述的基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法中，所述步骤2中定义标定坐标系，包括：

定义0°方位为阻力Fx正方向，180°为阻力Fx负方向，90°为侧向力Fz正方向，270°为侧向力Fz负方向，垂直向上为升力Fy正方向，垂直向下为升力Fy负方向，并且设定滚转力矩Mx、偏航力矩My、俯仰力矩Mz正向符合右手螺旋法则。

可选地，如上所述的基于光纤光栅的旋翼主轴载荷测量方法中，所述步骤2中粘贴光纤光栅应变传感器的方式为：