作者：郑甲宏, 马丁峰, 焦帅克

作者单位：中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089

关键词：直升机;旋翼轴;飞行试验;载荷;应变测量

摘要：

为实测及研究飞行状态下的直升机旋翼轴弯矩、扭矩及拉力，提出一种旋翼轴飞行载荷测量方法。首先对旋翼轴应变电桥的布局进行分析，解决弯矩、扭矩及拉力应变电桥耦合的问题；然后通过载荷地面标定试验及飞行试验，动态同步实测不同飞行状态下的旋翼轴载荷，并对飞行数据的有效性进行验证；最后根据实测的试飞数据，对旋翼轴受载严重的试飞科目平飞、斜坡着陆、俯冲拉起进行分析。结果表明：旋翼轴拉弯扭应变电桥的解耦方案可行，旋翼轴飞行载荷测量方法可靠，实测数据准确，旋翼轴载荷的分析可为旋翼轴载荷谱的编制、结构改型及寿命评估提供依据。

Test flight study of helicopter rotor shaft load measurement
ZHENG Jiahong, MA Dingfeng, JIAO Shuaike
Chinese Flight Test Establishment, Xi’an 710089, China
Abstract: In order to measure and study the bending moment, torque and tension of rotor shaft in flight condition. In this paper, the layout of rotor shaft strain bridge was studied and the coupling of bending moment, torque and tension was solved. Then the rotor shaft load in different flight conditions was measured dynamically and synchronously by load ground calibration test and flight test, and the validity of flight data was verified. Finally, according to the measured flight test data, the flight test subjects of serious load of rotor shaft was analyzed and studied. The results show that the decoupling scheme of rotor shaft tension-bending and torsion strain bridge is feasible and the measured flight data are accurate and reliable. The analysis of rotor shaft load can provide the basis for the compilation of rotor shaft load spectrum, structural modification and life evaluation.
Keywords: helicopter;rotor shaft;flight test;load;strain measurement
2021, 47(4):152-157  收稿日期: 2020-11-23;收到修改稿日期: 2021-01-03
基金项目: 海军装备部某直升机型号研制项目基金（12387/4006）
作者简介: 郑甲宏（1985-），男，福建德化县人，高级工程师，硕士，研究方向为直升机结构强度分析与试飞技术
参考文献
[1] 孙之朝, 萧秋庭. 直升机强度[M]. 北京: 航空工业出版社, 1990: 128-135.
[2] 穆志涛, 曾本银. 直升机结构疲劳[M]. 北京: 国防工业出版社, 2009: 1-3.
[3] 李卢丹, 白雪, 胡耀升. 光纤光栅传感器用于飞行试验应变测量的可行性研究[J]. 中国测试, 2020, 46(5): 45-50
[4] JOON W L, MARK S D. Optimal sizing of composite power drive shafting[J]. Journal of American Helicopter Society, 1986, 31(1): 75-83
[5] GHONEIM H. Analysis of the flexural vibration of a composite drive shaft with partial cylindrical constrained layer damping treatment[J]. Journal of Sound and Vibration, 2005, 12(1): 25-55
[6] 郭家舜, 王三民, 刘海霞. 某新型直升机传动系统弯-扭耦合振动特性研究[J]. 振动与冲击, 2009, 28(10): 132-140
[7] 查建平, 凌爱民. 直升机动力传动链扭振稳定性和响应计算研究[J]. 直升机技术, 2008, 153(1): 1-5
[8] 徐敏. 直升机传动系统机械扭振计算与试验联合建模[J]. 振动、测试与诊断, 2004, 24(1): 41-45
[9] 张文军, 吕伯平. 某型直升机旋翼轴载荷测试方法研究[J]. 测试与校准, 2006(1): 42-51
[10] 聂峻峰. 直升机传动轴系结构及动力学特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨理工大学, 2016.
[11] 杨文志, 冯志斌, 何维娜. 传动轴扭矩测量装置的结构设计及实验分析[J]. 中国测试, 2015, 41(1): 120-123
[12] 黄明其, 兰波, 王天虹. Φ2米旋翼模型试验台悬停和前飞试验[J]. 直升机技术, 2008(3): 121-124
[13] 章海红, 寇富军. 直11旋翼轴载荷测试研究[J]. 直升机技术, 2002, 129(1): 25-28
[14] 吴志刚, 秦强. 影响旋翼轴载荷测试精度的因素分析[J]. 测控技术, 2011, 30: 285-287
[15] 王泽峰, 宋日晓. 有限元模拟电桥的直升机旋翼轴拉力与扭矩测量方法[J]. 科学技术与工程, 2019, 19(18): 329-333
[16] 陈亚萍, 喻溅鉴, 胡磊, 等. 直升机旋翼轴弯矩特征及应用研究[J/OL]. 航空学报, 2020. https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1929.v.20200824.1059.006.html.
[17] 张呈林, 张晓古. 直升机部件设计[M]. 南京: 南京航空航天大学出版社, 1990: 146-147.