直升機尾槳槳距角試飛測試技術

涂科敏 余雄勇 高慧敏

摘 要：在直升機科研試飛過程中，尾槳變距所帶來的槳距角變化是衡量直升機性能、品質的一個關鍵參數。在試飛過程中，由于尾槳高速旋轉，因此直接測量尾槳槳距角非常困難，本文介紹了一種通過對尾槳操縱系統操縱位移進行測試、標定，從而對尾槳槳距角進行間接測試的方法。

關鍵詞：試飛;尾槳;槳距角;測量

中圖分類號：V275 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0072-02

0 引言

在直升機科研試飛過程中，尾槳變距所帶來的尾槳槳距角變化是衡量直升機性能、品質的一個關鍵參數。在試飛過程中，由于尾槳高速旋轉，直接測量尾槳槳距角非常困難，本文介紹了一種通過對尾槳操縱系統操縱位移進行測試、標定，從而對尾槳槳距角進行間接測試的方法。

下面以某型機科研試飛過程中測試方案為例，進行論述。

1 測試方案

1.1 測量原理

尾槳變距軸通過尾助力器，穿過尾減速器輸出軸，伸出尾槳部件安裝螺栓，連接到星形件上，星形件和尾槳葉軸套通過短的可調變距拉桿連接。當操縱輸入（總距操縱和腳蹬操縱）通過尾助力器輸入拉桿傳遞到尾助力器，就會使助力器內的柱塞伸出或收縮，從而使連接在它上面的變距作動桿伸縮，也同樣引起變距拉桿移動。而變距拉桿的線性運動通過轉動軸向軸承轉換為軸套的周向運動，從而改變尾槳的槳距角度。所以通過測量尾助力器輸入拉桿的位移就可以間接測量出尾槳葉槳距角的大小。

1.2 傳感器選型及安裝

在尾助力器輸入拉桿附近的機體結構上安裝一個線位移傳感器支架，在尾助力器輸入拉桿上加裝一個卡箍。通過操縱操縱系統（總距操縱和腳蹬操縱），得出卡箍的最大行程范圍約為77mm。選擇York Instrument公司174-0321高頻率響應微型位移傳感器（102mm最大行程）。將位移傳感器固定在傳感器支架上，將線位移傳感器拉索固定在卡箍上，通過調節拉索的固定位置，確保拉索的運動范圍在位移傳感器的量程范圍之內。

1.3 信號采集及濾波

測試系統如上圖1所示，位移傳感器使用5V恒壓源進行激勵。使用UMA2014-LV板卡進行信號采集，量程為[0～5V]，滿量程誤差為0.15%，采樣率為64Hz，濾波器選用6階IIR數字低通濾波器，截止頻率為10Hz。測試系統采用滿足IRIG106第四章標準的UMA2000機載采集系統，編碼，生成一路標準PCM碼流供記錄器記錄，同時使用IRIG-B碼對系統授時。

1.4 傳感器系統標定

位移傳感器安裝完成以后，進行系統標定。通過操縱輸入（總距操縱和腳蹬操縱）使尾槳距處于不同狀態，使用尾槳槳距角測量工裝測量當前狀態下的槳距角度，再讀取位移傳感器輸出的電壓信號，獲得槳距角度與位移傳感器輸出電壓的擬合方程。由于總距操縱和腳蹬操縱均能夠對尾槳變距產生影響，所以按總距高距極限和低距極限兩種狀態分別操縱腳蹬進行標定。

標定步驟如下：

（1）直升機頂水平，在尾槳葉上安裝槳距角度測量工裝，在腳蹬上安裝腳蹬位置測量工裝;直升機地面通電、供壓;（2）保持周期變距桿中立，總距桿置于高距極限位置，操縱腳蹬從右前極限到左前極限，再從左前極限到右前極限，測量和記錄尾槳槳距角和位移傳感器電壓值;（3）保持周期變距桿中立，總距桿置于低距極限位置，操縱腳蹬從右前極限到左前極限，再從左前極限到右前極限，測量和記錄尾槳槳距角和位移傳感器電壓值。

標定結果如表1所示。

對應擬合曲線為圖2所示。

2 試飛數據

某個架次的完整尾槳槳葉角波形數據如圖3所示。

3 數據有效性分析

通過與總距操縱位移、腳蹬操縱位移對比，進行尾槳槳距角數據有效性分析，波形如圖4所示。

三個參數從上到下，依次為總距操縱位移信號、腳蹬操縱位移信號、尾槳槳距角度信號。根據波形可知，腳蹬操縱位移基本不變情況下，總距操縱位移信號與尾槳槳距角度信號波形趨勢相同，這與設計預期是相符的。

4 結語

本文提供了一種在試飛過程中間接測試尾槳槳距角度的方法，通過對航向操縱系統的測量以及標定，實現了對高速旋轉尾槳槳距角的間接測量，能夠對尾槳槳距角進行精確測量。

參考文獻

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