某型直升機尾槳振動實時監(jiān)控技術(shù)

摘 要 某型直升機在試飛期間，一架直升機在飛行中由于振動過大造成尾槳被撕裂，導致迫降，險些造成重大飛行事故。文章介紹了此型直升機尾槳振動實時監(jiān)控、實時處理方法，通過實際應(yīng)用，保證了在飛行過程中直升機尾槳的安全。

【關(guān)鍵詞】直升機 尾槳振動 實時監(jiān)控 實時處理

某型直升機在試飛期間，一架直升機在飛行中由于振動過大造成尾槳被撕裂，導致迫降，險些造成重大飛行事故，對直升機尾槳振動進行實時監(jiān)控在國內(nèi)試飛行業(yè)中還是首例。因為振動環(huán)境專業(yè)要求的采樣率很高，而目前由于我們擁有的遙測設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸帶寬的限制，無法對如此高采樣率的振動數(shù)據(jù)進行實時傳輸、實時監(jiān)控，這也是振動環(huán)境試飛一直沒有進行實時監(jiān)控的主要原因。在本文中我們關(guān)心的尾槳一次轉(zhuǎn)頻率屬于低頻，目前的遙測設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸帶寬能夠滿足本次實時監(jiān)控的頻率要求。

1 傳動系統(tǒng)簡介

該型機為單旋翼帶尾槳式直升機，傳動系統(tǒng)主要由動力傳動軸、主減速器、尾傳動軸、中間減速器、尾減速器和尾槳組成，其中尾傳動軸包括尾傳水平軸和尾傳斜軸。發(fā)動機功率通過動力傳動軸傳遞給主減速器，主減速器傳送到尾傳水平軸，經(jīng)過中間減速器到尾傳斜軸，再經(jīng)尾減速器傳送給尾槳，傳動系統(tǒng)示意圖見圖1。

2 測試方案

在直升機傳動系統(tǒng)的尾減速器處安裝了2個振動加速度傳感器和1個紅外光電傳感器，振動加速度傳感器測量尾槳部位的響應(yīng)，紅外光電傳感器測量尾槳每次旋轉(zhuǎn)的脈沖信號用于實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的處理。

根據(jù)需要，最終決定機載測試采用如下方案。將振動傳感器感受到的信號經(jīng)過放大器調(diào)節(jié)后分成兩路：一路振動信號經(jīng)過抗混濾波器后和紅外光電傳感器的脈沖信號時間同步記錄進入PCM流，通過遙測設(shè)備傳回地面，用于數(shù)據(jù)實時處理、實時監(jiān)控；另一路進入機載數(shù)據(jù)記錄器，用于飛行后的數(shù)據(jù)事后處理與分析。

3 實時數(shù)據(jù)處理方法

實時飛行數(shù)據(jù)通過遙測設(shè)備傳回到地面，經(jīng)過地面實時處理，最終得到尾槳一次轉(zhuǎn)頻率下對應(yīng)的振動響應(yīng)曲線，通過監(jiān)控中心的計算機顯示用于實時監(jiān)控。

飛行數(shù)據(jù)實時處理首先根據(jù)脈沖信號對振動數(shù)據(jù)進行截取，然后進行多段時域平均，接著對平均后的振動數(shù)據(jù)進行傅立葉級數(shù)分析，最后得出尾槳一次轉(zhuǎn)下的振動響應(yīng)，具體方法如下：

4 數(shù)據(jù)處理結(jié)果對比

經(jīng)過計算，兩種飛行狀態(tài)下的實時和事后振動幅值的差異均在6%以內(nèi)。

實時數(shù)據(jù)和事后數(shù)據(jù)的不同來源路徑、數(shù)據(jù)處理方法上的區(qū)別，是造成兩種數(shù)據(jù)處理結(jié)果存在差異的原因，如圖2、3所示。

5 結(jié)束語

通過對此型直升機尾槳振動進行實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)處理結(jié)果對比分析表明，用本文介紹的方法對直升機尾槳振動進行實時監(jiān)控是可行的。通過這種方法對直升機尾槳一次轉(zhuǎn)頻率下的振動進行實時監(jiān)控，能夠保證直升機尾槳在飛行過程中的安全。

參考文獻

[1]劉紅星，林京，屈梁生等.信號時域平均處理中的若干問題的探討[J].振動工程學報，10（04）：446-450.

[2]閻風文.測量數(shù)據(jù)處理方法[M].北京：原子能出版社，1990：204-205.

作者簡介

周長悅（1982-），女。學士學位。工程師。主要研究方向為飛行結(jié)構(gòu)動力學、振動與聲學。

秦浩（1983-），男。碩士學位。工程師。主要研究方向為飛行結(jié)構(gòu)動力學、航空聲學。

作者單位

中國飛行試驗研究院飛機所 陜西省西安市 710089