[發明專利]質心動態修正法進行飛機螺旋槳動平衡的方法

有效

• 申請號: 201410310793.7
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104019943A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 孟現召;張洪濤;郭躍進;張紹群;蔣平清;唐曉波
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行學院
• 主分類號: G01M1/38
• 分類號: G01M1/38
• 代理公司: 河南廣文律師事務所 41124
• 代理人: 王自剛

1.一種質心動態修正法進行飛機螺旋槳動平衡的方法，其特征是：步驟如下：

（一）步驟一：用矢量分解的方法將擬安裝在任意位置的一個配重分解到兩個標準安裝位置上，減小安裝誤差；

本步驟是運用矢量合成與分解原理將擬安裝在輕點位置的一個配重分成兩個分配重分別安裝在螺旋槳槳轂上的兩個相鄰的標準安裝位置上，使這兩個分配重的合成效果相當于安裝在指定輕點位置上的擬安裝的原配重的配平效果；這樣解決了需要安裝配重的實際位置即輕點位置與槳轂上的能夠安裝配重的位置即標準安裝位置不一致的難題；實現方法如下：

1）將螺旋槳的兩槳葉水平放置，以槳轂正上方位置為基準參照點，逆時針按照鐘表表盤上點鐘位置的劃分方法依次劃出12個位置，即12個點鐘位置；則槳葉位于3、9點鐘位置，槳轂上能夠安裝配重片的標準位置位于2、4、8、10四個點鐘位置附近；分別設四個點鐘位置上固定螺釘孔位置為P₂、P₄、P₈、P₁₀；

2）測量出槳轂上2、4點鐘位置螺釘孔P₂與P₄之間的距離P₂P₄，測量出槳轂上2點鐘位置螺釘孔P₂與螺旋槳旋轉中心O之間的距離OP₂；

3）設螺旋槳旋轉中心O與線段P₂P₄之間的距離為OP，設OP₂與OP₄之間夾角∠P₂OP₄的1/2為∠a，則根據三角關系計算出∠a=arcsin((P₂P₄/2)/OP₂)，OP=OP₂*cos(a)=?OP₂*cos(arcsin((P₂P₄/2)/OP₂))；以∠a為基礎，計算出以豎直向上方向為起點、逆時針至P₂、P₄、P₈、P₁₀各位置時的角度：

π/2-a=π/2-arctan((P₂P₄/2)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P₂點時的角度值；

π/2+a=π/2+?arctan?((P₂P₄/2)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P₄點的角度值；

π*3/2-a=π*3/2-arctan((P₂P₄/2)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P₈點的角度值；

π*3/2+a=π*3/2+arctan((P₂P₄/2)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P₁₀點的角度值；

4）設P_x為螺旋槳的輕點位置，設V_x為螺旋槳振動值水平；估計一個配平系數K，即平衡單位IPS（英寸/秒）振動值需要安裝的配重質量，如設K=50g/IPS；

5）使用vibrex?2000型振動值測試儀對擬配平的螺旋槳進行第一次振動值測試；該型振動值測試儀采用“點鐘位置”來約定螺旋槳旋轉面上槳轂的周向位置；記錄測試儀輸出的“xxIPS@x:xx”信息，在這個信息中xxIPS表示螺旋槳的振動值水平，x:xx表示螺旋槳的重點在x:xx位置的半徑上的點鐘位置；則第一次測量得到的振動值水平V_x=?xxIPS；由于螺旋槳輕點位置與重點位置關于螺旋槳旋轉中心對稱，輕點所在半徑與重點所在半徑之間的夾角為180°，則輕點的點鐘位置在P_x=x:xx+6:00；

?6）根據振動值水平V_x和估算的配平系數K，計算出需要安裝的總配重的質量為M=K*V_x；?

7）將擬安裝在輕點位置P_x的總配重M用矢量分解原理分解到與P_x相鄰的兩個標準安裝螺釘孔位置上，得到兩個分配重；

（二）步驟二，用動態修正配重質心位置的方法準確計算出擬安裝在兩個標準位置上的分配重質量，提高計算準確度；

具體步驟如下：

1）測量出兩顆固定螺釘的質量m_d；

2）配重片是勻質薄片，用懸掛法測出一片配重片的質心位置；在配重片上畫出兩螺釘孔的中心連線，測量出配重片質心與兩螺釘孔中心連線之間的垂直距離d；配重片和固定螺釘組成待安裝的配重后，設待安裝配重的質心與固定螺釘孔連線之間的距離為L，則L=(d*(M-m_d))/M；

3）設分別安裝在P₂、P₄、P₈、P₁₀各位置的配重在第1、2、3……N次修正后的質心位置分別為P_2?N、P_4N、P_8N、P_10N，則P₂P_2?N、P₄P_4N、P₈P_8N、P₁₀P_10N是分別是安裝在P₂、P₄、P₈、P₁₀四個標準位置上的分配重的質心偏離該位置固定螺釘孔的距離，該距離可根據每個分配重的質量由式L=(d*(M-m_d))/M計算得出；

4）以豎直向上方向位置（即12:00位置）為起點、逆時針至P_2N、P_4?N、P_8?N、P_10?N各位置時的角度分別為：

π/2-?arctan((P₂P₄/2+?P₂?P_2N)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P_2N點時的角度值；

π/2+arctan((P₂P₄/2+?P₄?P_4N)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P_4N點的角度值；

π*3/2-arctan((P₂P₄/2+?P₈?P_8N)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P_8N點的角度值；

π*3/2+arctan((P₂P₄/2+?P₁₀?P_10N)/OP)，該計算結果為由起始位置逆時針旋轉到P_10N點的角度值；

5）將擬安裝在輕點位置P_x的配重M用矢量分解原理分解到與P_x相鄰的兩個修正質心位置上，得到兩個分配重；

多次重復“分解-修正-分解”的過程即可逐次逼近分配重質量的真實值，使計算出的分配重質量數據更加精確，當前后兩次的計算結果的誤差小于千分之一克時，即達到要求；

（三）步驟三，精確計算擬配平螺旋槳的配平系數K，使以后再對該型螺旋槳進行配平時不再采用估算的配平系數，使配平過程更快捷；

步驟如下：

1）設P_x1、P_x2、P_x3……P_xn為第n次測量得到的螺旋槳輕點位置，設V_x1、V_x2、V_x3……V_xn為第n次測量得到的螺旋槳振動值水平，設M₁、M₂、M₃……M_n為第n次計算得到的擬安裝在輕點P_xn位置的總配重質量；采用任一估計的配平系數K；

2）將待配平螺旋槳槳轂上的所有配重片全部拆除，進行第一次振動值測量，記下振動值測試儀測出的螺旋槳輕點位置P_x1和振動值水平V_x1，計算出擬安裝在輕點P_x1位置的總配重質量M₁=?K*V_x1；

3）執行步驟一的矢量分解和步驟二的質心修正，精確實現“在P_x1位置安裝M₁克配重”的配平效果；

4）再次進行振動值測量，記下振動值測試儀測出的螺旋槳輕點位置P_x2和振動值水平V_x2；比較P_x2和P_x1的差值，如果P_x2和P_x1圓心角小于3:00即120度，則說明配平不足，所取配平系數K仍不夠大，否則說明配平過度，所取配平系數K過大；對比V_x2和V_x1之間的差值，如果差值小于50%，說明配平效果不明顯，配平系數K取值不夠大，否則說明配平效果較明顯；如果同時V_x2接近0.2IPS的合格值說明配平系數K已接近目標值；可根據實際情況適當增加或者減少配平系數K的取值；

5）重復執行步驟2）~4）直至采用某個K值時可使V_xn達到合格標準即小于0.2IPS，此K值即為該型螺旋槳的配平系數；

執行以上步驟一、二、三后，獲得了適合待配平型號螺旋槳的配平系數，以后再進行該型號螺旋槳的動平衡配平時可以直接采用該配平系數執行步驟一和步驟二進行矢量分解和質心動態修正即可，不需再執行步驟三。