一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，包括：若干力学测试装置，所述力学测试装置，包括模拟桨叶、高压吹气系统、电机和电机支架；其中，模拟桨叶与电机连接，电机通过电机支架固定，电机带动模拟桨叶高速旋转，高压吹气系统对旋转的模拟桨叶进行高压吹气加载，当电机带动模拟桨叶旋转时，高压吹气对模拟桨叶产生近似方波激励；通过调节多个力学测试装置的电机转速，实现拍振激励测试。本发明专利技术通过模拟桨叶和高压吹起系统的设计，可较好的模拟周期性力矩等关键载荷类型。可较好的模拟周期性力矩等关键载荷类型。可较好的模拟周期性力矩等关键载荷类型。

【技术实现步骤摘要】
一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统及方法，属于力学测试


技术介绍

[0002]对于超轻型高空飞机，螺旋桨推进系统在受到气流作用后产生的周期性不均匀力会引起机体及机上设备较大的振动载荷。在地面有效定量的模拟这些气动力对分析飞机振动载荷具有重要意义。
[0003]高空螺旋桨推进系统在进行地面力学测试时，存在三个难以解决的问题：
[0004](1)由于地面空气密度与高空空气密度不同，地面需要使用几倍到几十倍功率的电机才能使桨叶转速与高空相同，但是其电机的重量超出原电机很多，使测试系统与机上系统存在较大差异，影响了测试的准确性。
[0005](2)难以在真实桨叶上产生1p载荷(由非垂直桨盘面气流引起的桨叶对电机轴的周期性弯矩载荷)等关键倍频激振载荷，从而无法较好的模拟推进系统的动力学响应特性。
[0006](3)在进行多个桨叶同时转动的全机振动试验时，由于在旋转的真实桨叶上不好施加确定数值的激励，所以难以产生可控的拍振激励，影响了全机振动试验的全面性。
[0007]面对这些问题，还没有较完善的解决技术、目前现有的技术有以下几种：
[0008](1)采用敲击法，即敲击推进系统桨叶然后测量机体及设备部位的响应，但是该方法桨叶不旋转，推进系统及全机的响应与旋转状态相差较大，并且敲击力的差异性较大，不易进行定量分析。
[0009](2)采用激振器对推进系统电机等固定部位进行周期激励，这种方法无法有效模拟桨叶对电机轴的弯矩，从而影响测试全面性。本专利技术通过高压气嘴对一片模拟桨叶扇面向后吹气，对一片模拟桨叶扇面向前吹气，从而形成一对力偶，从而实现对推进系统力矩的施加。

技术实现思路

[0010]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，通过模拟桨叶和高压吹起系统的设计，可较好的模拟周期性力矩等关键载荷类型。
[0011]本专利技术的技术解决方案是：
[0012]本专利技术公开了一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，包括：若干力学测试装置，所述力学测试装置，包括模拟桨叶、高压吹气系统、电机和电机支架；其中，模拟桨叶与电机连接，电机通过电机支架固定，电机带动模拟桨叶高速旋转，高压吹气系统对旋转的模拟桨叶进行高压吹气加载，当电机带动模拟桨叶旋转时，高压吹气对模拟桨叶产生近似方波激励；通过调节多个力学测试装置的电机转速，实现拍振激励测试。
[0013]进一步的，在上述测试系统中，所述模拟桨叶，包括刚度模拟杆、固定工装和吹气
扇叶；其中，吹气扇叶与刚度模拟杆的端部连接，刚度模拟杆远离吹气扇叶的一端与固定工装连接。
[0014]进一步的，在上述测试系统中，所述刚度模拟杆与吹气扇叶连接的一端和与固定工装连接的一端均为圆柱中空结构，中部设有扁形中空结构，起刚度调节作用。
[0015]进一步的，在上述测试系统中，所述吹气扇叶为弧形箱体结构，近圆心的一侧设置圆孔，与固定工装的端部相匹配。
[0016]进一步的，在上述测试系统中，所述吹气扇叶表面光滑平整。
[0017]进一步的，在上述测试系统中，两个模拟桨叶通过固定工装固定在电机的轴承上。
[0018]进一步的，在上述测试系统中，所述高压吹气系统包括高压喷气管和气体控制设备；其中，气体控制设备控制高压喷气管向吹气扇叶表面吹气。
[0019]进一步的，在上述测试系统中，所述高压喷气管包括两个出气口，两个出气口在同一平面上向相反方向分别吹气加载在两个吹气扇叶上。
[0020]进一步的，在上述测试系统中，所述模拟桨叶的结构重量及惯量与真实桨叶相匹配，模拟桨叶的质量特性与真实桨叶相同。
[0021]本专利技术公开了一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试方法，使用一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，包括：
[0022]S1、将电机支架、电机及模拟桨叶安装到位并紧固；
[0023]S2、使用高压喷气管对准电子秤吹气，进行上下偏移校准，通过测量数值稳定度，对高压吹气系统气动力的施加进行标定；
[0024]S3、在模拟桨叶、电机的轴承、电机支架部位安装加速度传感器及应变传感器；
[0025]S4、开启并调整电机转速，开启高压吹气系统，通过加速度传感器及应变传感器，测量被测系统的动态响应。
[0026]本专利技术与现有技术的有益效果在于：
[0027](1)本专利技术设计了扭转阻力较小的吹气扇叶，使用上机电机可带动模拟桨叶实现地面高转速试验。
[0028](2)本专利技术设计了具有扁形刚度调节区的刚度模拟杆和镂空的吹气扇叶，使模拟桨叶具有跟真实桨叶相同的重量，惯量和刚度，并且使模拟桨叶具有与真实桨叶相同的激励响应特性。
[0029](3)本专利技术设计了高压气吹起加载系统，使用高压气体加载，保证试验加力准确性和一致性。
[0030](4)本专利技术设计了多套联合工作的高压气吹起加载系统，可进行多套推进系统拍振激励试验。
附图说明
[0031]图1为本专利技术吹气扇叶三视图，(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
[0032]图2为本专利技术刚度模拟杆平面视图，(a)为正视图，(b)为侧视图；
[0033]图3为本专利技术模拟桨叶和中部固定工装装配完成的平面和立体视图；(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为立体视图；
[0034]图4为本专利技术模拟桨叶、中部固定工装、电机、电机支杆机翼的装配图；
[0035]图5为本专利技术单套加载系统侧视图；
[0036]图6为本专利技术单套加载系统立体视图；
[0037]图7为本专利技术进行多套推进系统拍振激励试验示意图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术专利做进一步详细说明。
[0039]如图7所示，本实施例提供了一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，包括：若干力学测试装置，力学测试装置，如图6所示，包括模拟桨叶、高压吹气系统6、电机4和电机支架5；其中，模拟桨叶与电机4连接，电机4通过电机支架5固定，如图4所示，电机4带动模拟桨叶高速旋转，高压吹气系统6对旋转的模拟桨叶进行高压吹气加载，当电机带动模拟桨叶旋转时，高压吹气对模拟桨叶产生近似方波激励；通过调节多个力学测试装置的电机转速，实现拍振激励测试。
[0040]优选地，如图3所示，模拟桨叶，包括刚度模拟杆1、固定工装3和吹气扇叶2；其中，吹气扇叶2与刚度模拟杆1的端部连接，刚度模拟杆1远离吹气扇叶2的一端与固定工装3连接。
[0041]优选地，如图2所示，刚度模拟杆1与吹气扇叶2连接的一端和与固定工装3连接的一端均为圆柱中空结构，中部设有扁形中空结构，起刚度调节作用。
[0042]优选地，如图1所示，吹气扇叶2为弧形箱体结构，近圆心的一侧设置圆孔，与固定工装3的端部相匹配。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，其特征在于，包括：若干力学测试装置，所述力学测试装置，包括模拟桨叶、高压吹气系统(6)、电机(4)和电机支架(5)；其中，模拟桨叶与电机(4)连接，电机(4)通过电机支架(5)固定，电机(4)带动模拟桨叶高速旋转，高压吹气系统(6)对旋转的模拟桨叶进行高压吹气加载，当电机带动模拟桨叶旋转时，高压吹气对模拟桨叶产生近似方波激励；通过调节多个力学测试装置的电机转速，实现拍振激励测试。2.根据权利要求1所述的一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，其特征在于：所述模拟桨叶，包括刚度模拟杆(1)、固定工装(3)和吹气扇叶(2)；其中，吹气扇叶(2)与刚度模拟杆(1)的端部连接，刚度模拟杆(1)远离吹气扇叶(2)的一端与固定工装(3)连接。3.根据权利要求2所述的一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，其特征在于：所述刚度模拟杆(1)与吹气扇叶(2)连接的一端和与固定工装(3)连接的一端均为圆柱中空结构，中部设有扁形中空结构，起刚度调节作用。4.根据权利要求2所述的一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，其特征在于：所述吹气扇叶(2)为弧形箱体结构，近圆心的一侧设置圆孔，与固定工装(3)的端部相匹配。5.根据权利要求2所述的一种高压气激励式螺旋桨推进系统力学测试系统，其特征在于：所述吹气扇叶(2)表面光滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志平，李广佳，李喜乐，佟阳，薛海超，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：