способ определения положения центра масс конструкции

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС КОНСТРУКЦИИ, преимущественно вертолета с соосными несущими винтами, заключающийся в возбуждении колебаний конструкции последовательным приложением к конструкции нагрузок, измерении параметров колебаний и определении положения центра масс по математическому выражению, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения центра масс вертолета с соосными несущими винтами за счет учета влияния установки валов несущих винтов, приложение нагрузок осуществляют на режиме висения поочередной установкой на каждом несущем винте дисбалансного груза, измеряют вибродатчиками в верхней и нижней относительно центра масс точках фюзеляжа приращение виброперемещений относительно виброперемещений для вертолета со сбалансированными несущими винтами, а положение центра масс определяют по математическому выражению







где a расстояние по вертикали от верхнего относительно центра масс вибродатчика до центра масс вертолета;

z_1в, z_2в приращения виброперемещений в верхней и нижней точках фюзеляжа от установки дисбалансного груза на верхнем винте относительно виброперемещений для вертолета со сбалансированными несущими винтами;

z_1н, z_2н приращения виброперемещений в верхней и нижней точках фюзеляжа от установки дисбалансного груза на нижнем винте относительно виброперемещений для вертолета со сбалансированными несущими винтами;

c расстояние по вертикали от верхнего относительно центра масс вибродатчика до нижнего винта;

b расстояние по вертикали между верхним и нижним относительно центра масс вибродатчиками;

h расстояние между винтами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике и касается способа определения положения центра масс вертолета с соосными несущими винтами.

Известен способ определения положения центра масс конструкции, заключающийся в возбуждении колебаний конструкции последовательным приложением к конструкции нагрузок, измерении параметров колебаний и определении положения центра масс по математическому выражению (авт.св. СССР N 1170302, кл. G 01 М 1/12, 1983).

При таком способе испытаний не учитывается то, что силы передаются на фюзеляж вертолета через валы винтов, различающихся своими упругими характеристиками, жесткостями и люфтами их опор. Вследствие этого дисбалансные силы винтов передаются на фюзеляж не одинаково и оказывают на него различные воздействия, что снижает достоверность определения положения центра масс вертолета.

Целью предлагаемого изобретения является повышение достоверности определения центра масс вертолета за счет учета влияния установки валов несущей системы.

Цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в возбуждении колебаний конструкции последовательным приложением к конструкции нагрузок, измерении параметров колебаний и определении положения центра масс по математическому выражению, приложение нагрузок осуществляют на режиме висения поочередной установкой на каждом несущем винте дисбалансного груза, затем измеряют вибродатчиками в верхней и нижней относительно центра масс точках фюзеляжа приращения виброперемещений относительно виброперемещений для вертолета со сбалансированными несущими винтами, а положение центра масс определяют по математическому выражению

a где Z_В=

Z_Н=

а расстояние по вертикали от верхнего относительно центра масс вибродатчика до центра масс вертолета с соосными несущими винтами;

Z_1B, Z_2B приращения виброперемещений в верхней и нижней точках фюзеляжа от установки дисбалансного груза на верхнем винте относительно виброперемещения для вертолета со сбалансированными несущими винтами;

Z_1H; Z_2H приращения виброперемещений в верхней и нижней точках фюзеляжа от установки дисбалансного груза на нижнем винте относительно виброперемещений для вертолета со сбалансированными несущими винтами;

с расстояние по вертикали от верхнего относительно центра масс вибродатчика до нижнего винта;

b расстояние по вертикали между верхним и нижним относительно центра масс вибродатчиками;

h расстояние между винтами.

На чертеже показан вертолет, поперечное сечение.

На лопасти верхнего 1 и нижнего 2 винтов поочередно устанавливают дисбалансные грузы 3 и 4. В фюзеляже 5 вертолета устанавливают вибродатчики 6 и 7 на расстоянии b между ними для измерения виброперемещений в поперечном направлении Z₁ и Z₂ соответственно, действующих с оборотной частотой на режиме висения. Расстояние между центром масс 8 вертолета и вибродатчиком 6 обозначено а. Расстояние от вибродатчика 6 до нижнего винта обозначено с, а между соосными винтами h.

Предлагаемый способ основан на том, что амплитуды линейного перемещения центра масс вертолета Z_о и углового перемещения относительно продольной оси от действия дисбаланса S(S=mr, где m масса дисбалансного груза; r расстояние дисбалансного груза от оси вращения винта) несущего винта, расположенного относи- тельно центра масс вертолета на расстоянии Y, связаны с массой М вертолета и его моментом инерции I относительно продольной оси соотношениями

-МZ_o S, I _o SY.

Поделив одно выражение на другое, получаем

(1)

Из выражения (1) следует, что отношение амплитуд не зависит от величины дисбаланса на винтах. Поочередно устанавливая дисбаланс на винтах (верхнем (в) и нижнем (н)) и выражая расстояния от центра масс вертолета до винтов в соответствии с принятыми обозначениями (см. чертеж), получаем соотношение

:= (2)

Таким образом, если измерить амплитуды перемещений от дисбалансов, раздельно установленных на винтах, то можно определить из выражения (2) положение центра масс вертолета.

При испытаниях измеряют виброперемещения Z₁ (вибродатчик 6) и Z₂ (вибродатчик 7), с помощью которых определяют

b-a (3)

Подставляя выражение (3) в выражение (2) и выполняя преобразования, получаем соотношения

; (4) где Z_1В и Z_2В, Z_1H и Z_2H приращения перемещений по датчикам виброперемещений от дисбалансного груза одного винта: верхнего и нижнего соответственно.

П р и м е р. На вертолете устанавливают виброизмерительную аппаратуру ВИ-6 и два вибродатчика ДВ-1. Геометрические параметры (см. чертеж): h=1,5 м, с=0,365 м, b=2,865 м. На вертолете со сбалансированными несущими винтами на лопасть верхнего винта устанавливают груз 0,2 кг на расстоянии 7,995 м от оси вращения винта. Выводят вертолет на режим висения и определяют приращения вибраций по сравнению со сбалансированными несущими винтами Z_1В= 0,69 мм, Z_2В= -0,33 мм. Снимают груз с верхнего винта и устанавливают его на нижний. Определяют приращения вибраций Z_1H= 0,45 мм, Z_2Н -0,12 мм. По математическим формулам (4) определяют расстояние от вибродатчика (расстояние которого от нижнего винта обозначено с) до центра масс соосного вертолета а=1,523 м. При испытаниях по методу, изложенному в прототипе, это расстояние составило 1,752 м. Таким образом, различие между результатами, полученными при использовании способа-прототипа и предлагаемого способа составляет (1,752-1,523)/1,523 15%

В результате осуществления предлагаемого способа по сравнению с прототипом повышаются точность и достоверность при определении положения центра масс соосного вертолета в его рабочем состоянии.