直升机尾桨桨距角试飞测试技术

涂科敏 余雄勇 高慧敏

摘 要：在直升机科研试飞过程中，尾桨变距所带来的桨距角变化是衡量直升机性能、品质的一个关键参数。在试飞过程中，由于尾桨高速旋转，因此直接测量尾桨桨距角非常困难，本文介绍了一种通过对尾桨操纵系统操纵位移进行测试、标定，从而对尾桨桨距角进行间接测试的方法。

关键词：试飞;尾桨;桨距角;测量

中图分类号：V275 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0072-02

0 引言

在直升机科研试飞过程中，尾桨变距所带来的尾桨桨距角变化是衡量直升机性能、品质的一个关键参数。在试飞过程中，由于尾桨高速旋转，直接测量尾桨桨距角非常困难，本文介绍了一种通过对尾桨操纵系统操纵位移进行测试、标定，从而對尾桨桨距角进行间接测试的方法。

下面以某型机科研试飞过程中测试方案为例，进行论述。

1 测试方案

1.1 测量原理

尾桨变距轴通过尾助力器，穿过尾减速器输出轴，伸出尾桨部件安装螺栓，连接到星形件上，星形件和尾桨叶轴套通过短的可调变距拉杆连接。当操纵输入（总距操纵和脚蹬操纵）通过尾助力器输入拉杆传递到尾助力器，就会使助力器内的柱塞伸出或收缩，从而使连接在它上面的变距作动杆伸缩，也同样引起变距拉杆移动。而变距拉杆的线性运动通过转动轴向轴承转换为轴套的周向运动，从而改变尾桨的桨距角度。所以通过测量尾助力器输入拉杆的位移就可以间接测量出尾桨叶桨距角的大小。

1.2 传感器选型及安装

在尾助力器输入拉杆附近的机体结构上安装一个线位移传感器支架，在尾助力器输入拉杆上加装一个卡箍。通过操纵操纵系统（总距操纵和脚蹬操纵），得出卡箍的最大行程范围约为77mm。选择York Instrument公司174-0321高频率响应微型位移传感器（102mm最大行程）。将位移传感器固定在传感器支架上，将线位移传感器拉索固定在卡箍上，通过调节拉索的固定位置，确保拉索的运动范围在位移传感器的量程范围之内。

1.3 信号采集及滤波

测试系统如上图1所示，位移传感器使用5V恒压源进行激励。使用UMA2014-LV板卡进行信号采集，量程为[0～5V]，满量程误差为0.15%，采样率为64Hz，滤波器选用6阶IIR数字低通滤波器，截止频率为10Hz。测试系统采用满足IRIG106第四章标准的UMA2000机载采集系统，编码，生成一路标准PCM码流供记录器记录，同时使用IRIG-B码对系统授时。

1.4 传感器系统标定

位移传感器安装完成以后，进行系统标定。通过操纵输入（总距操纵和脚蹬操纵）使尾桨距处于不同状态，使用尾桨桨距角测量工装测量当前状态下的桨距角度，再读取位移传感器输出的电压信号，获得桨距角度与位移传感器输出电压的拟合方程。由于总距操纵和脚蹬操纵均能够对尾桨变距产生影响，所以按总距高距极限和低距极限两种状态分别操纵脚蹬进行标定。

标定步骤如下：

（1）直升机顶水平，在尾桨叶上安装桨距角度测量工装，在脚蹬上安装脚蹬位置测量工装;直升机地面通电、供压;（2）保持周期变距杆中立，总距杆置于高距极限位置，操纵脚蹬从右前极限到左前极限，再从左前极限到右前极限，测量和记录尾桨桨距角和位移传感器电压值;（3）保持周期变距杆中立，总距杆置于低距极限位置，操纵脚蹬从右前极限到左前极限，再从左前极限到右前极限，测量和记录尾桨桨距角和位移传感器电压值。

标定结果如表1所示。

对应拟合曲线为图2所示。

2 试飞数据

某个架次的完整尾桨桨叶角波形数据如图3所示。

3 数据有效性分析

通过与总距操纵位移、脚蹬操纵位移对比，进行尾桨桨距角数据有效性分析，波形如图4所示。

三个参数从上到下，依次为总距操纵位移信号、脚蹬操纵位移信号、尾桨桨距角度信号。根据波形可知，脚蹬操纵位移基本不变情况下，总距操纵位移信号与尾桨桨距角度信号波形趋势相同，这与设计预期是相符的。

4 结语

本文提供了一种在试飞过程中间接测试尾桨桨距角度的方法，通过对航向操纵系统的测量以及标定，实现了对高速旋转尾桨桨距角的间接测量，能够对尾桨桨距角进行精确测量。

参考文献

[1] 陈康，刘建新.直升机结构与系统[M].兵器工业出版社，2007.

[2] 高正，陈仁良.直升机飞行动力学[M].北京：科学出版社，2003.