[发明专利]一种气动与质量不平衡耦合的螺旋桨自动平衡装置与方法

说明书

本发明公开了一种气动与质量不平衡耦合的螺旋桨自动平衡装置与方法，两个所述轴承座通过六角螺栓安装于底座上；电机支架安装在底座的一侧，并与底座上的安装孔对齐，并用六角螺栓将电机支架固定；无级调速电机安装在电机支架上，两个测振轴套通过不锈钢胀紧套连接到转轴的两个预定的测点位置，在轴承座上安装轴承，通过轴承将转轴安装固定。无级调速电机的轴端通过高精度梅花联轴器与转轴的一端相连接，转轴的另一端安装螺旋桨。本发明通过调速按钮在0～7000rpm内实现对风速的无级调节，同时保证了桨叶角调整精度。

技术领域

本发明提供了一种用于气动与质量耦合振动规律分析的螺旋桨自动平衡模拟试验装置与方法，具体属于螺旋桨自动平衡和气动与质量耦合振动规律辨析研究领域。

背景技术

螺旋桨飞机是用螺旋桨将发动机功率转化为推进力的飞机，在低亚音速飞行时具有拉力大、推进效率高、经济性好的等优点，使其在军事运输机和支线客机领域有着广阔的应用前景。螺旋桨发动机有着安全性高的特点，不仅可以适应复杂地形起降，在草原、田野也能轻松起飞，图-95轰炸机和C130战术运输机都有着喷气式飞机所替代不了的优点。以俄罗斯图-95轰炸机为例，虽然外表看起来是螺旋桨发动机技术，但结合了一定的喷气动力。不仅结合了螺旋桨发动机起飞动力大的优势，也为后期续航奠定基础。使得图-95的最大起飞重量达到了185吨，作战航程也达到了14000公里。采用螺旋桨式发动机不仅是经济上的节约，也为载弹量的增加提供可能。螺旋桨的存在使得进气量扩大，更好的带动发动机运转。相比较喷气式发动机，螺旋桨发动机不仅有着更加低廉的维护成本，在超越音速的时候所遇到的气流也更小，使得战机受到阻力相比较气动式而言更为优秀。但是螺旋桨飞机进行俯冲、俯仰、或大迎角飞行时等典型工况时会使得螺旋桨受力不均匀引起发动机转子振动和噪声，其中气动载荷和不平衡质量耦合振动是引起转子振动的重要因素。针对不平衡质量引起的发动机转子振动，国内外研究者进行了大量的研究，并总结出动平衡和自动平衡技术振动平衡方法，更是将动平衡技术和自动平衡技术广泛应用与航空发动机、机床以及燃气轮机上，取得了显著的效果。但对于俯仰、俯冲、大迎角飞行等典型工况下气动载荷引起的发动机转子振动以及气动和质量耦合振动尚缺乏有效的试验研究装置。鉴于此，本专利设计出一套模拟螺旋桨发动机在典型飞行工况下气动载荷和不平衡质量耦合振动试验装置，探究分析螺旋桨发动机在典型飞行工况下气动载荷引起的发动机转子振动规律以及气动和质量不平衡耦合振动规律。

2022年专利CN216842036U公开了一种用于风力机减载和降噪的锯齿形尾缘襟翼，其特征在于，包括：风力机机舱，所述风力机机舱的一侧端面上固定连接有风力机叶片，所述风力机机舱和所述风力机叶片均为中空机构；所述风力机叶片的尾缘处设置有锯齿形尾缘襟翼；所述风力机机舱的内腔中设置有控制器，所述风力机叶片的内腔中设置有驱动装置；所述控制器电连接所述驱动装置；所述控制器可以控制驱动装置改变锯齿形尾缘襟翼的摆动幅度和频率，从而减少叶片受到的气动载荷和尾缘处的压力分布，起到减载和降噪的目的。

2022年专利CN114563155A公开了一种开式转子气动性能评估试验装置，该装置由高功率电机提供动力输入，通过高功率传动系统驱动开式转子的两排桨叶高速反向旋转，从而实现开式转子高效做功。该装置由齿轮箱、输出轴、旋转轴天平、信号传输系统等组成。其中齿轮箱主要用于给输入端动力系统增速以及实现同轴反向高速旋转输出，齿轮箱输入端与一台驱动电机连接，输出端为同轴反向旋转的两根输出轴，输出轴末端安装旋转轴天平，开式转子的两排桨叶通过旋转轴天平与输出轴连接；旋转轴天平为六份量天平，用于测量开式转子高速旋转过程中的气动载荷；信号传输系统主要用于将旋转轴天平信号传输至数据采集系统。