[發明專利]直升機2米直徑旋翼風洞試驗臺振動監視、預警及安全保護系統

在審

• 申請號: 201910939546.6
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110686856A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 尹欣繁;彭先敏;章貴川;黃明其;張衛國;王暢;李雷;何龍;車兵輝;唐敏;王亮權;黃志遠
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M13/00;G01M13/045;G01H11/08;G01P3/36;B64F5/60
• 代理公司: 43008 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 周長清

本發明公開了一種直升機2米直徑旋翼風洞試驗臺振動監視、預警及安全保護系統，其包括：加速度傳感器組，安裝在直升機2米直徑旋翼風洞試驗臺槳轂處，用于測量試驗臺的振動響應；紅外光電傳感器，用于測量旋翼轉速；處理單元，所述加速度傳感器組采集的振動信號、紅外光電傳感器采集的轉速信號送入處理單元進行處理，處理單元對所測振動信號的時域和頻域進行處理、分析與記錄。本發明具有結構簡單、操作簡便、測試效果好等優點。

技術領域

本發明主要涉及到技術領域，特指一種直升機2米直徑旋翼風洞試驗臺振動監視、預警及安全保護系統。

背景技術

在直升機風洞試驗中，由于空氣動力、慣性力及離心力的作用，旋翼及其試驗系統是一個典型的處于周期振動狀態的彈性系統。對于常規單獨旋翼的直升機風洞試驗而言，振動問題往往是制約其安全可靠進行的關鍵。如果不能及時、準確地獲悉試驗臺的實時振動情況，在試驗過程中一旦發生共振，輕則影響試驗數據和試驗進度，重則將導致試驗模型和試驗設備損壞，甚至造成人員安全事故。

在傳統直升機風洞試驗中，試驗人員主要依據自身經驗通過人工觀測的方式判斷試驗臺的振動情況，往往易受人的主觀因素影響，無法準確評估當前試驗狀態。此外，由于在直升機風洞試驗中旋翼模型在風洞中高速旋轉，一旦出現振動發散、軸承卡死以及拉桿斷裂等威脅試驗安全的狀況，留給試驗人員進行安全操作的反映時間不足2秒，因此，依靠經驗的傳統人工觀測試驗臺振動情況的方法存在較大的安全隱患。

國內，北京航空航天大學郭占社等人采用加速度計接觸式測量旋翼槳葉振動的方法。但由于直接在槳葉上安裝測振裝置會破壞槳葉氣動布局，會嚴重影響槳葉氣動性能，最終導致風洞試驗無法測量到準確的氣動載荷。國外，T.Wollmann等人通過激光掃描測振儀對槳葉振動特性進行了測試。但是，該方法沒有考慮到直升機風洞試驗的特殊環境，不僅在風洞試驗現場安裝、架設其他測控設備要求十分嚴格，甚至還可能影響風洞流場。因此，上述兩種方法均只在實驗室環境下針對旋翼振動測量進行了相應研究，而且不具備專門的預警和安全保護功能，不能滿足直升機風洞試驗的獨特需求。因此，可以這么說，目前市面上還沒有一款專門用于直升機風洞試驗的集振動監視、預警及安全保護于一體的風洞試驗系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單、操作更加簡便、測試效果好的直升機2米直徑旋翼風洞試驗臺振動監視、預警及安全保護系統。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種直升機2米直徑旋翼風洞試驗臺振動監視、預警及安全保護系統，其包括：

加速度傳感器組，安裝在直升機2米直徑旋翼風洞試驗臺槳轂處，用于測量試驗臺的振動響應；

紅外光電傳感器，用于測量旋翼轉速；

處理單元，所述加速度傳感器組采集的振動信號、紅外光電傳感器采集的轉速信號送入處理單元進行處理，處理單元對所測振動信號的時域、頻域進行處理、分析與記錄。

作為本發明的進一步改進：所述加速度傳感器組包括三個加速度傳感器。

作為本發明的進一步改進：所述轉速信號與振動信號首先經過調理電路進行信號調理，再經過數據采集系統進行時間同步采集，通過千兆網將采集到的數據傳輸到處理單元中。

作為本發明的進一步改進：所述數據采集系統為動態信號分析系統，所述數據采集系統內部集成了一張四通道動態采集卡及一張集成了轉速調理模塊的兩通道轉速采集卡，并配備了測量旋翼轉速的紅外光電傳感器。

作為本發明的進一步改進：所述加速度傳感器組采用單軸加速度傳感器，所述傳感器內置信號放大和調理電路，用來直接輸出一個高電平、低阻抗的線性電壓信號。

與現有技術相比，本發明的優點在于：