[发明专利]质心动态修正法进行飞机螺旋桨动平衡的方法

摘要

本发明涉及一种质心动态修正法进行飞机螺旋桨动平衡的方法，运用矢量合成与分解原理将拟安装在轻点位置的一个配重分成两个分配重分别安装在两个相邻的标准安装位置上，使这两个分配重的合成效果相当于安装在指定轻点位置上的拟安装的原配重的配平效果；用动态修正配重质心位置的方法准确计算出拟安装在两个标准位置上的分配重质量，提高计算准确度；精确计算拟配平螺旋桨的配平系数K，使以后配平过程更快捷。本发明可根据测出的振动值数值直接使用该配平系数计算出所需配重的质量，再进行精确分解和计算后，按照计算结果将配重安装在指定的标准点钟位置，一次性配平成功；方法简单方便，不依赖操作者的工作经验；配平效果确切可靠。

主权项

一种质心动态修正法进行飞机螺旋桨动平衡的方法，其特征是：步骤如下：（一）步骤一：用矢量分解的方法将拟安装在任意位置的一个配重分解到两个标准安装位置上，减小安装误差；本步骤是运用矢量合成与分解原理将拟安装在轻点位置的一个配重分成两个分配重分别安装在螺旋桨桨毂上的两个相邻的标准安装位置上，使这两个分配重的合成效果相当于安装在指定轻点位置上的拟安装的原配重的配平效果；这样解决了需要安装配重的实际位置即轻点位置与桨毂上的能够安装配重的位置即标准安装位置不一致的难题；实现方法如下：1）将螺旋桨的两桨叶水平放置，以桨毂正上方位置为基准参照点，逆时针按照钟表表盘上点钟位置的划分方法依次划出12个位置，即12个点钟位置；则桨叶位于3、9点钟位置，桨毂上能够安装配重片的标准位置位于2、4、8、10四个点钟位置附近；分别设四个点钟位置上固定螺钉孔位置为P₂、P₄、P₈、P₁₀；2）测量出桨毂上2、4点钟位置螺钉孔P₂与P₄之间的距离P₂P₄，测量出桨毂上2点钟位置螺钉孔P₂与螺旋桨旋转中心O之间的距离OP₂；3）设螺旋桨旋转中心O与线段P₂P₄之间的距离为OP，设OP₂与OP₄之间夹角∠P₂OP₄的1/2为∠a，则根据三角关系计算出∠a=arcsin((P₂P₄/2)/OP₂)，OP=OP₂*cos(a)= OP₂*cos(arcsin((P₂P₄/2)/OP₂))；以∠a为基础，计算出以竖直向上方向为起点、逆时针至P₂、P₄、P₈、P₁₀各位置时的角度：π/2‑a=π/2‑arctan((P₂P₄/2)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P₂点时的角度值；π/2+a=π/2+ arctan ((P₂P₄/2)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P₄点的角度值；π*3/2‑a=π*3/2‑arctan((P₂P₄/2)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P₈点的角度值；π*3/2+a=π*3/2+arctan((P₂P₄/2)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P₁₀点的角度值；4）设P_x为螺旋桨的轻点位置，设V_x为螺旋桨振动值水平；估计一个配平系数K，即平衡单位IPS（英寸/秒）振动值需要安装的配重质量，如设K=50g/IPS；5）使用vibrex 2000型振动值测试仪对拟配平的螺旋桨进行第一次振动值测试；该型振动值测试仪采用“点钟位置”来约定螺旋桨旋转面上桨毂的周向位置；记录测试仪输出的“xxIPS@x:xx”信息，在这个信息中xxIPS表示螺旋桨的振动值水平，x:xx表示螺旋桨的重点在x:xx位置的半径上的点钟位置；则第一次测量得到的振动值水平V_x= xxIPS；由于螺旋桨轻点位置与重点位置关于螺旋桨旋转中心对称，轻点所在半径与重点所在半径之间的夹角为180°，则轻点的点钟位置在P_x=x:xx+6:00； 6）根据振动值水平V_x和估算的配平系数K，计算出需要安装的总配重的质量为M=K*V_x； 7）将拟安装在轻点位置P_x的总配重M用矢量分解原理分解到与P_x相邻的两个标准安装螺钉孔位置上，得到两个分配重；（二）步骤二，用动态修正配重质心位置的方法准确计算出拟安装在两个标准位置上的分配重质量，提高计算准确度；具体步骤如下：1）测量出两颗固定螺钉的质量m_d；2）配重片是匀质薄片，用悬挂法测出一片配重片的质心位置；在配重片上画出两螺钉孔的中心连线，测量出配重片质心与两螺钉孔中心连线之间的垂直距离d；配重片和固定螺钉组成待安装的配重后，设待安装配重的质心与固定螺钉孔连线之间的距离为L，则L=(d*(M‑m_d))/M；3）设分别安装在P₂、P₄、P₈、P₁₀各位置的配重在第1、2、3……N次修正后的质心位置分别为P_2 N、P_4N、P_8N、P_10N，则P₂P_2 N、P₄P_4N、P₈P_8N、P₁₀P_10N是分别是安装在P₂、P₄、P₈、P₁₀四个标准位置上的分配重的质心偏离该位置固定螺钉孔的距离，该距离可根据每个分配重的质量由式L=(d*(M‑m_d))/M计算得出；4）以竖直向上方向位置（即12:00位置）为起点、逆时针至P_2N、P_4 N、P_8 N、P_10 N各位置时的角度分别为：π/2‑ arctan((P₂P₄/2+ P₂ P_2N)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P_2N点时的角度值；π/2+arctan((P₂P₄/2+ P₄ P_4N)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P_4N点的角度值；π*3/2‑arctan((P₂P₄/2+ P₈ P_8N)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P_8N点的角度值；π*3/2+arctan((P₂P₄/2+ P₁₀ P_10N)/OP)，该计算结果为由起始位置逆时针旋转到P_10N点的角度值；5）将拟安装在轻点位置P_x的配重M用矢量分解原理分解到与P_x相邻的两个修正质心位置上，得到两个分配重；多次重复“分解‑修正‑分解”的过程即可逐次逼近分配重质量的真实值，使计算出的分配重质量数据更加精确，当前后两次的计算结果的误差小于千分之一克时，即达到要求；（三）步骤三，精确计算拟配平螺旋桨的配平系数K，使以后再对该型螺旋桨进行配平时不再采用估算的配平系数，使配平过程更快捷；步骤如下：1）设P_x1、P_x2、P_x3……P_xn为第n次测量得到的螺旋桨轻点位置，设V_x1、V_x2、V_x3……V_xn为第n次测量得到的螺旋桨振动值水平，设M₁、M₂、M₃……M_n为第n次计算得到的拟安装在轻点P_xn位置的总配重质量；采用任一估计的配平系数K；2）将待配平螺旋桨桨毂上的所有配重片全部拆除，进行第一次振动值测量，记下振动值测试仪测出的螺旋桨轻点位置P_x1和振动值水平V_x1，计算出拟安装在轻点P_x1位置的总配重质量M₁= K*V_x1；3）执行步骤一的矢量分解和步骤二的质心修正，精确实现“在P_x1位置安装M₁克配重”的配平效果；4）再次进行振动值测量，记下振动值测试仪测出的螺旋桨轻点位置P_x2和振动值水平V_x2；比较P_x2和P_x1的差值，如果P_x2和P_x1圆心角小于3:00即120度，则说明配平不足，所取配平系数K仍不够大，否则说明配平过度，所取配平系数K过大；对比V_x2和V_x1之间的差值，如果差值小于50%，说明配平效果不明显，配平系数K取值不够大，否则说明配平效果较明显；如果同时V_x2接近0.2IPS的合格值说明配平系数K已接近目标值；可根据实际情况适当增加或者减少配平系数K的取值；5）重复执行步骤2）~4）直至采用某个K值时可使V_xn达到合格标准即小于0.2IPS，此K值即为该型螺旋桨的配平系数；执行以上步骤一、二、三后，获得了适合待配平型号螺旋桨的配平系数，以后再进行该型号螺旋桨的动平衡配平时可以直接采用该配平系数执行步骤一和步骤二进行矢量分解和质心动态修正即可，不需再执行步骤三。