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一种带有气动压力测量传感器的直升机桨叶的制作方法

时间:2022-01-26 阅读: 作者:专利查询

一种带有气动压力测量传感器的直升机桨叶的制作方法

1.本发明属于直升机旋翼桨叶设计技术领域,具体涉及一种带有气动压力测量传感器的直升机桨叶。


背景技术:

2.旋翼是直升机的关键部件,旋翼工作时其桨叶上的气动载荷是非定常周期变化的,直接测量旋翼桨叶表面的非定常压力分布,对于研究旋翼的气动性能和气动噪声具有特别重要的意义。然而由于旋翼高速旋转特征,桨叶不同展向位置在不同旋转方位下气动压力是不同的,呈现高频变化的特征;并且由于桨叶在高速旋转的同时,还伴随着复杂的变距运动和挥舞、摆振、扭转变形,气流环境异常复杂,因此给桨叶表面压力的高频精准测量带来很大的难度。
3.微型薄片式测压传感器技术的发展,为旋翼桨叶表面测压提供了重要的技术支撑;国外发达国家很早开始旋翼桨叶表面压力的测量研究,实现了单副旋翼上百个测点的压力测量;我国的科研机构从上世纪末开始进行旋翼桨叶表面动态压力测量技术研究,但受传感器、试验条件的限制,尤其是桨叶上布置大量传感器非常困难,容易对桨叶表面气动外形和桨叶结构参数以至桨叶强度寿命造成破坏,因此这一技术发展很慢。


技术实现要素:

4.本发明所述的带有气动压力测量传感器的直升机桨叶,是一种可以测量获得桨叶表面高频脉动压力的旋翼桨叶,发明这种桨叶的的目的是测量获得旋翼桨叶表面非定常气动压力分布和变化特性,进而掌握直升机旋翼气动噪声和非定常载荷的预估、试验技术,探索非定常载荷与旋翼气动噪声的内在联系。
5.一种带有气动压力测量传感器的直升机桨叶,所述传感器包括四组,沿旋翼展向依次分布在(0.5
±
0.01)r、(0.75
±
0.01)r、(0.87
±
0.01)r和(0.95
±
0.01)r处,r为桨叶总长度。
6.进一步,在(0.5
±
0.01)r传感器组包括十一个传感器,上翼面沿弦向依次分布在0.06c1、0.15c1、0.27c1、0.36c1、0.45c1、0.66c1处,c1为(0.5
±
0.01)r处桨叶弦长;下翼面沿弦向依次分布在0.11c1、0.22c1、0.32c1、0.5c1、0.72c1处;
7.在(0.75
±
0.01)r和(0.87
±
0.01)r处传感器沿弦向布置位置与(0.5
±
0.01)r处传感器沿弦向布置位置相同;
8.在(0.95
±
0.01)r传感器组包括六个传感器,上翼面沿弦向依次分布在0.15c2、0.29c2、0.45c2、0.6c2处,c2为(0.95
±
0.01)r处桨叶弦长;下翼面沿弦向依次分布在0.22c2、0.36c2处。
9.进一步,在每个传感器布置位置处开有一传感器压槽,传感器压槽,所述压槽与桨叶表面连接处倒圆角。
10.进一步,所述桨叶表面还开有走线槽,所述走线槽用于容纳传感器连接线;。
11.进一步,所述传感器通过蜡固定在传感器压槽内,并通过蜡维持气动外形。
12.进一步,所述传感器连接线设置在走线槽内后通过刮腻子密封走线槽并维持气动外形。
13.进一步,桨叶表面通过二次喷漆维持桨叶静平衡。
14.进一步,在桨叶0.755r-0.863r放置19.4g调频配重,以改善旋翼的动力学特性,使其不在额定转速附近发生共振;
15.进一步,在桨叶前缘蒙皮下面铺有一层0/90
°
和一层
±
45
°
厚0.31mm的玻璃布,桨根铺设两层0/90
°
厚0.31mm的玻璃布,以弥补由于桨叶压槽引起的挥舞刚度的不足,提高桨叶的承载能力。
16.进一步,在桨叶0.31r-0.49r、0.51r-0.74r和0.88r-0.94r处前缘大梁内布置配重保证桨叶弦向重心的配重,共计15.28g,使得桨叶弦向重心与与桨叶气动中心弦向位置距离减小,保证桨叶在各个转速、总距工作状态下不发生颤振。
17.本发明的有益效果:本发明所述的测压桨叶经过风洞测压试验,能够实现旋翼悬停和前飞状态下的桨叶表面的压力测试,本发明的桨叶测压传感器数量较多,能够采集获得旋翼桨叶表面较大范围的气动压力数据进行相关理论分析,桨叶气动外形可以修整到理论外形0.2mm公差范围内;采用蜡封方式方便更换损坏传感器或者替换为性能更优的传感器。
附图说明
18.图1是翼型段弦向走线位置铺层示意图;
19.图2是翼型段有传感器剖面铺层示意图;
20.图3是桨叶上下翼面布置的凹槽示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明所涉及的带有气动压力测量传感器的直升机桨叶做进一步详细说明。
22.本发明所述的桨叶的直径为2m,桨叶片数5片,旋转方向为俯视顺时针,无铰式连接,桨叶主翼型段弦长0.063m,根部段弦长32.76mm,额定转速为2064r/min,主要采用oa系列翼型。
23.桨叶表面压力传感器主要布置于桨叶气动力变化剧烈的翼型前缘和桨叶外侧区域,具体为:
24.在0.5r剖面布置十一个传感器,上翼面沿弦向依次分布在0.06c1、0.15c1、0.27c1、0.36c1、0.45c1、0.66c1处,下翼面沿弦向依次分布在0.11c1、0.22c1、0.32c1、0.5c1、0.72c1处,c1为0.5r处桨叶弦长,r为桨叶半径;
25.在0.75r和0.87r处传感器沿弦向布置位置与0.5r处传感器沿弦向布置位置相同;
26.在0.95r剖面布置六个传感器,上翼面沿弦向依次分布在0.15c2、0.29c2、0.45c2、0.6c2处;下翼面沿弦向依次分布在0.22c2、0.36c2处,c2为0.95r处桨叶弦长。
27.为达到质量平衡,每片桨叶上选择一个剖面布置压力传感器,多余的传感器压槽选择填充与传感器质量和尺寸相当的质量块(蜡块),旋翼5片桨叶上共计预埋39个压力传
感器,传感器型号为kulite-lps072型传感器。
28.桨叶模压成型过程中,在表面预压好能布置微型压力传感器的压槽,压槽尺寸为10mm(展向)*2mm(弦向)*1.5mm(深度),且压槽与桨叶表面连接处有0.45mm直径的倒圆角。
29.在压力传感器导线引线方案设计方面,采用在桨叶表面压槽进行引线的方案。具体为首先在桨叶上、下翼面表面布置导线弦向走线的凹槽,从而将同一剖面的传感器导线引到同一弦向位置集中;在桨叶径向布置从桨尖到桨根的凹槽,传感器引线从弦向集中处通过径向凹槽引至桨叶桨根,再从桨根引出至数据采集系统。
30.在桨叶0.755r-0.863r放置19.4g调频配重,在桨叶前缘蒙皮下面铺有一层0/90
°
和一层
±
45
°
厚0.31mm的玻璃布,桨根铺设两层0/90
°
厚0.31mm的玻璃布,以弥补由于桨叶压槽引起的挥舞刚度的不足,提高桨叶的承载能力;在桨叶0.31r-0.49r、0.51r-0.74r和0.88r-0.94r处前缘大梁内布置配重保证桨叶弦向重心的配重,共计15.28g,使得桨叶弦向重心与与桨叶气动中心弦向位置距离减小,保证桨叶在各个转速、总距工作状态下不发生颤振。
31.传感器及其导线通过蜡封的方式固定在传感器压槽内,并通过蜡维持气动外形,进而通过刮腻子密封走线槽并维持气动外形。
32.通过二次喷漆保持各片桨叶静平衡。
33.桨叶设计完成后,在各使用转速、总距范围内,不会出现气弹不稳定现象,桨叶寿命预估为122小时。
34.以上所述,仅为本发明的具体实施例,对本发明进行详细描述,未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。