[发明专利]直升机2米直径旋翼风洞试验台振动监视、预警及安全保护系统

说明书

本发明公开了一种直升机2米直径旋翼风洞试验台振动监视、预警及安全保护系统，其包括：加速度传感器组，安装在直升机2米直径旋翼风洞试验台桨毂处，用于测量试验台的振动响应；红外光电传感器，用于测量旋翼转速；处理单元，所述加速度传感器组采集的振动信号、红外光电传感器采集的转速信号送入处理单元进行处理，处理单元对所测振动信号的时域和频域进行处理、分析与记录。本发明具有结构简单、操作简便、测试效果好等优点。

技术领域

本发明主要涉及到技术领域，特指一种直升机2米直径旋翼风洞试验台振动监视、预警及安全保护系统。

背景技术

在直升机风洞试验中，由于空气动力、惯性力及离心力的作用，旋翼及其试验系统是一个典型的处于周期振动状态的弹性系统。对于常规单独旋翼的直升机风洞试验而言，振动问题往往是制约其安全可靠进行的关键。如果不能及时、准确地获悉试验台的实时振动情况，在试验过程中一旦发生共振，轻则影响试验数据和试验进度，重则将导致试验模型和试验设备损坏，甚至造成人员安全事故。

在传统直升机风洞试验中，试验人员主要依据自身经验通过人工观测的方式判断试验台的振动情况，往往易受人的主观因素影响，无法准确评估当前试验状态。此外，由于在直升机风洞试验中旋翼模型在风洞中高速旋转，一旦出现振动发散、轴承卡死以及拉杆断裂等威胁试验安全的状况，留给试验人员进行安全操作的反映时间不足2秒，因此，依靠经验的传统人工观测试验台振动情况的方法存在较大的安全隐患。

国内，北京航空航天大学郭占社等人采用加速度计接触式测量旋翼桨叶振动的方法。但由于直接在桨叶上安装测振装置会破坏桨叶气动布局，会严重影响桨叶气动性能，最终导致风洞试验无法测量到准确的气动载荷。国外，T.Wollmann等人通过激光扫描测振仪对桨叶振动特性进行了测试。但是，该方法没有考虑到直升机风洞试验的特殊环境，不仅在风洞试验现场安装、架设其他测控设备要求十分严格，甚至还可能影响风洞流场。因此，上述两种方法均只在实验室环境下针对旋翼振动测量进行了相应研究，而且不具备专门的预警和安全保护功能，不能满足直升机风洞试验的独特需求。因此，可以这么说，目前市面上还没有一款专门用于直升机风洞试验的集振动监视、预警及安全保护于一体的风洞试验系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、操作更加简便、测试效果好的直升机2米直径旋翼风洞试验台振动监视、预警及安全保护系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种直升机2米直径旋翼风洞试验台振动监视、预警及安全保护系统，其包括：

加速度传感器组，安装在直升机2米直径旋翼风洞试验台桨毂处，用于测量试验台的振动响应；

红外光电传感器，用于测量旋翼转速；

处理单元，所述加速度传感器组采集的振动信号、红外光电传感器采集的转速信号送入处理单元进行处理，处理单元对所测振动信号的时域、频域进行处理、分析与记录。

作为本发明的进一步改进：所述加速度传感器组包括三个加速度传感器。

作为本发明的进一步改进：所述转速信号与振动信号首先经过调理电路进行信号调理，再经过数据采集系统进行时间同步采集，通过千兆网将采集到的数据传输到处理单元中。

作为本发明的进一步改进：所述数据采集系统为动态信号分析系统，所述数据采集系统内部集成了一张四通道动态采集卡及一张集成了转速调理模块的两通道转速采集卡，并配备了测量旋翼转速的红外光电传感器。

作为本发明的进一步改进：所述加速度传感器组采用单轴加速度传感器，所述传感器内置信号放大和调理电路，用来直接输出一个高电平、低阻抗的线性电压信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：