直升機(jī)各部件和整體的動(dòng)力學(xué)特性對直升機(jī)的安全運(yùn)行，振動(dòng)和噪聲的控制起到重要的作用，本項(xiàng)目對某無人直升機(jī)槳葉靜止?fàn)顟B(tài)下的模態(tài)進(jìn)行測試，以檢驗(yàn)配對槳葉的一致性。同時(shí)測試了直升機(jī)在靜止和運(yùn)行狀態(tài)下的模態(tài)，以便于分析無人機(jī)整體的動(dòng)力學(xué)特性。為了檢驗(yàn)槳葉的平衡性能，對槳葉軸的動(dòng)平衡也進(jìn)行了測試。

1、試驗(yàn)背景

國內(nèi)直升機(jī)行業(yè)現(xiàn)在正處于蓬勃發(fā)展的時(shí)期，無論是民用無人直升機(jī)，還是軍用直升機(jī)都對直升機(jī)的研發(fā)和測試投入很大的人力物力。

無人直升機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性對直升機(jī)的安全運(yùn)行，振動(dòng)和噪聲等的控制至關(guān)重要。本項(xiàng)目對隆華無人直升機(jī)的槳葉模態(tài)，機(jī)身振動(dòng)和模態(tài)，槳葉動(dòng)平衡進(jìn)行了測試。

直升機(jī)的槳葉在靜止和旋轉(zhuǎn)情況下對其進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，靜止?fàn)顟B(tài)下的模態(tài)試驗(yàn)可驗(yàn)證直升機(jī)配對槳葉的一致性。同時(shí)，對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下槳葉進(jìn)行應(yīng)變模態(tài)分析，將應(yīng)變片預(yù)埋至槳葉內(nèi)部，通過采集槳葉旋轉(zhuǎn)過程中的應(yīng)變信號可進(jìn)行運(yùn)行模態(tài)分析。

對直升機(jī)的機(jī)身進(jìn)行模態(tài)分析可得到直升機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對運(yùn)行中直升機(jī)的抗振設(shè)計(jì)有重要的參考意義。

在進(jìn)行直升機(jī)槳葉安裝時(shí)，對槳葉的動(dòng)平衡進(jìn)行測試，以驗(yàn)證槳葉安裝過程中的配重特性。

2、測試技術(shù)難點(diǎn)

直升機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集

直升機(jī)運(yùn)行時(shí)的寬頻干擾：直升機(jī)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和風(fēng)噪。風(fēng)噪等會(huì)引起傳感器的超寬頻響應(yīng)，如果不能有效的濾除傳感器的超高頻響應(yīng)，會(huì)引起信號混疊造成信噪比的下降甚至造成數(shù)據(jù)根本不可用。為了解決該問題，除了選擇合適的傳感器外，東方所擁有自己的專利技術(shù)可以有效的消除該混疊引起的干擾。

直升機(jī)模態(tài)測試

EMA模態(tài)識別：直升機(jī)機(jī)身存在多階密集模態(tài)，需要完整的識別出各階模態(tài)。采用MIMO多參考點(diǎn)技術(shù)，在機(jī)身上固定多個(gè)激勵(lì)點(diǎn)，分批移動(dòng)傳感器，采用東方所的多種模態(tài)擬合方法(PolyIIR、ERA、PolyMax、純模態(tài)算法等)，從而獲得直升機(jī)機(jī)身在靜止?fàn)顟B(tài)下各階模態(tài)。

OMA運(yùn)行模態(tài)識別：需要從直升機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種振動(dòng)信號中提取機(jī)身固有頻率，從而識別出機(jī)身的各階固有頻率和振型。運(yùn)行過程中的OMA模態(tài)識別需要剔除干擾頻率，采用東方所的OMA模態(tài)識別軟件可有效的剔除直升機(jī)運(yùn)行過程中的諧波干擾項(xiàng)，提取出直升機(jī)的固有頻率和振型。

3、測試系統(tǒng)

分析軟件

• DASP工程版平臺軟件
• MIMO模態(tài)分析：完整的識別出結(jié)構(gòu)的模態(tài)，對于密集和對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)具有很好的識別能力，防止模態(tài)的丟失。
• 多種模態(tài)分析方法：包含PolyIIR、ERA、PloyLSCF、純模態(tài)算法、自動(dòng)化模態(tài)等多種分析方法。

采集硬件

• 8通道24位INV3062C采集儀
• INV MSC-3型中力錘

傳感器

• 變電容三向加速度傳感器
• 轉(zhuǎn)速傳感器
• 電渦流位移傳感器

4、槳葉模態(tài)結(jié)果

共測得直升機(jī)槳葉前10階模態(tài)結(jié)果，部分結(jié)果如下所示。

5、機(jī)身模態(tài)結(jié)果

共測得直升機(jī)槳葉前15階模態(tài)結(jié)果，部分結(jié)果如下所示。