[发明专利]一种基于UTD的直升机旋翼运动参数解算方法

说明书

本发明提供了一种基于UTD的直升机旋翼运动参数解算方法，涉及直升机旋翼运动参数测量技术领域，通过UTD传感器与桨叶的相对位置，获得计算参数，并据此通过采用三角法原理进行挥舞值的解算，同时，通过UTD传感器获得第j片桨叶与第j+1片桨叶通过UTD的时间间隔计算出各片相邻桨叶的实际夹角，进而计算出摆动值。本发明采用的光学传感器UTD测量旋翼运动参数，省事省力且精度更高，能够实现自动测量，甚至单驾驶操作，且测量精度与操作员水平、天气、直升机的复杂程度无关。

技术领域

本发明涉及直升机旋翼运动参数测量技术领域，具体涉及一种基于UTD的直升机旋翼运动参数解算方法。

背景技术

旋翼作为直升机的重要组成，为直升机的飞行提供升力和推进力，而旋翼桨叶的动力学特性直接影响到直升机的性能。大尺寸旋转旋翼由于结构尺寸大，在飞行过程中承受着巨大的气动、振动载荷，会产生比普通尺寸旋翼更大的的弹性变形，这就对旋翼运动参数测量提出了更加迫切的需求。对旋翼运动参数的测量和分析，可以为大尺寸旋翼系统设计提供可靠的试验数据；另外，实时测量桨叶挥舞、摆振等运动参数，也可以实现对直升机旋翼运动状态的实时监测，提高直升机的安全性和使用效率。

目前国内外对旋翼桨叶运动参数的测量方法主要有3种：

(1)应变测量法，优点为技术成熟、试验设备简单、成本低，缺点是存在静态标定过程复杂，动态测量与静态标定环境一致性对测量结果影像较大等不足；

(2)光栅投影法，优点为使用设备数量少，无需在桨叶表面上布置大量应变片，是一种非接触式测量方法，缺点是存在对测试环境、光栅投影安装位置精确度要求高，且桨尖测量结果较差等不足；

(3)激光动态测量法，也是一种非接触式测量方法，优点为具有测试精度高，体积和功耗小、抗干扰能力强，缺点是存在可测量参数少、三叉件结构对飞行机动性能造成影响等不足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于UTD的直升机旋翼运动参数解算方法，基于大尺寸旋翼桨毂结构的特点，通过对旋翼进行运动仿真，采用UTD传感器对桨叶的相对运动进行测量，建立相对运动参数和旋翼运动参数的数学关系，并开发解算软件，得到直升机在不同运动姿态下的旋翼运动参数。

本发明基于UTD的直升机旋翼运动参数解算方法，主要包括以下步骤：

步骤一、在直升机上安装UTD，使所述UTD的视场扫在直升机桨叶上；

步骤二、测量或获知UTD安装位置到旋翼主轴的水平距离、UTD安装角、UTD内部两个光学传感器的夹角、从桨毂中心沿桨叶方向到反射标记的距离、UTD感受的桨叶翼弦宽度以及第j片桨叶与第j+1片桨叶通过UTD的时间间隔；

步骤三、计算UTD感受位置到UTD安装位置的垂直距离；

步骤四、根据等腰三角形原理计算每片桨叶的UTD反光标记到UTD安装位置的垂直距离，即绝对挥舞值；

步骤五、选取某片桨叶作为基准桨叶，其它桨叶的绝对挥舞值与其相减，得到直升机旋翼锥体挥舞值数据；

步骤六、根据第j片桨叶与第j+1片桨叶通过UTD的时间间隔计算出各片相邻桨叶的实际夹角；

步骤、选取某片桨叶作为基准桨叶，计算其它桨叶与基准桨叶的相对夹角，即摆动值。

优选的是，在步骤一中，设置所述UTD的位置，使所述UTD在桨叶上的反光标记位置距旋转中心的距离为桨叶长度的60％～80％。

优选的是，所述UTD在桨叶上的反光标记位置距旋转中心的距离为桨叶长度的70％。

优选的是，在步骤一中，设置所述UTD的位置，使所述UTD偏离水平面50°～70°。