[发明专利]一种复杂环境下桨叶应变测量试验系统及试验方法

说明书

本发明提供一种复杂环境下桨叶应变测量试验系统及试验方法，属于桨叶应变测量技术领域。系统包括试验箱、桨叶、喷洒水系统、制冷系统、加热系统、风力系统、气压调控系统、解调仪、应变传感系统、温度湿度监测系统，应变传感系统和解调仪实时观察读取桨叶应变情况，通过喷水、释放液氮和风力的作用可以使桨叶结冰，打开加热装置可以在桨叶结冰的时候加热除冰，此外加真空泵用来调控试验箱内的压强。温度湿度计用来反映试验箱内的温度湿度信息。此桨叶应变测量系统简单易操作，可以模拟桨叶运行的复杂环境，应变传感器采用光纤光栅材质能更精确的测量出桨叶应变。

技术领域

本发明提供一种复杂环境下桨叶应变测量试验系统及试验方法，属于桨叶应变测量技术领域。

背景技术

直升机旋翼桨叶工作状态与环境极其复杂，有高原、高空、戈壁、荒漠和海上等，温度湿度和气压变化多端，为保证旋翼桨叶处于安全载荷区间，载荷识别显得尤为重要，而旋翼桨叶载荷识别一直是直升机技术中最复杂、最困难的问题之一。人们尝试通过识别桨叶应变来实现桨叶载荷的识别，识别的方法有“力分析方法”、“复合力-模态分析方法”等，还有使用加速度传感器来测量直升机旋翼桨叶识别载荷的方法，这些识别技术存在获取测量数据时信噪比低，精度差，测量系统复杂破坏桨叶表面光滑和气动力等问题。光纤光栅材料的传感测量精度高，抗干扰强，重复稳定性好，体积小重量轻，非常适合飞行器结构应变的测量。桨叶应变测量可以通过试验机实地试验测量，但是代价高昂，耗时耗力，且存在一定的危险性。其他的测量试验方法也都存在着设备操作复杂，花费高等缺点。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复杂环境下的桨叶应变测量试验系统，能够制造出高温、低温、高湿度、结冰、低压等密封环境，能够较好的模拟直升机旋翼桨叶执行任务时各种复杂环境和对其应变进行测量，本测量试验系统简单易操作，可有效提高测量的效率，降低试验的成本。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

一种复杂环境下桨叶应变测量试验系统，所述试验系统包括试验箱箱体、结冰系统和加热除冰系统、真空泵调压装置和应变测量系统；

其中，所述结冰系统用于快速降低试验箱箱体内温度，所述加热除冰系统将水雾汽化以增加湿度同时将沉入底部的冷气向上吹起带走桨叶表面热量加速降温结冰；所述桨叶位于所述试验箱箱体内；所述真空泵调压装置用于将试验箱箱体内气体抽出使其内部气压接近真空，或者对其内部进行增压；

所述应变测量系统采用光线光栅采集所述试验箱箱体内温度湿度情况，光纤光栅测量桨叶应变。

进一步的，所述加热除冰系统包含可控的喷洒水装置、液氮制冷装置，其中，所述可控的喷洒水装置安装于所述试验箱箱体顶部，所述液氮制冷装置也从所述试验箱箱体顶部通入其内部；

所述风力装置上方设有加热装置，所述风力装置连接风扇控制器。

进一步的，所述试验箱箱体为透明亚克力材料。

更进一步的，所述温度湿度计在试验箱箱体底部左右各有一支，在桨叶上下表面各一支。

作为本申请的一种优选实施方式，所述可控的喷洒水装置位于桨叶正上方，包含四个可调节喷水模式喷头和一个配备加压装置的储水箱，通过加压可加快水雾喷出速率。

进一步的，所述真空泵调压装置配备压力表，所述压力表用于读取试验箱内气压大小。

进一步的，所述应变测量系统包含光纤光栅和解调仪，所述光纤光栅均匀布置在桨叶表面，光纤光栅外接解调仪来读取桨叶的应变。

本申请还提供一种复杂环境下桨叶应变测量试验方法，所述试验方法包括以下步骤：

步骤一，设计上述试验系统；

步骤二，控制喷头出水速度，打开液氮制冷装置开关注入液氮迅速制冷或者打开加热装置；所述风扇控制器调节桨叶下面的风扇的风力大小，风扇将沉入底部的冷气或暖气吹到桨叶表面，也将水雾汽化增加试验箱箱体内湿度和带走桨叶表面热量使之快速结冰；