技术领域
[0001] 本
发明属于航空技术领域，具体涉及一种直升机主旋翼动载荷测量装置及方法。
背景技术
[0002] 直升机飞行过程中旋翼上的动载荷测量对飞行安全至关重要。由于直升机具有
悬停、垂直飞行、后退飞行、不需要跑道等性能特点，执行空中立体作业可应用的范围很广，正是执行抗震救灾等特殊任务的理想手段。但是直升机的飞行对环境条件有严格的限制，气温高了会降低
发动机的功率和旋翼拉
力，悬停飞行、低速飞行对
风向、风速有着严格的要求，此外山区的紊流、横风等都影响着直升机的安全飞行，而抗震救灾等任务现场环境往往处于这样复杂的气象和地形中。因此我们需要获取直升机飞行中的一些信息来为飞行员提供操作参考以提升飞行安全。对直升机飞行过程中桨叶所承受的动载荷值的变化就是其中很重要的一项指标，为了得到这项信息，迫切需要有能够直接测量直升机飞行过程中桨叶所承受的动载荷值的方法。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种直升机主旋翼动载荷测量装置及方法，以解决
现有技术中，无法直接测量直升机飞行过程中桨叶所承受的动载荷值的问题。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0005] 一种直升机主旋翼动载荷测量装置，包括动载荷
传感器和动载荷
信号处理器；所述动载荷传感器包括安装在主旋翼下方的弹性体，及粘贴在弹性体上的若干个
电阻应变计，所述电阻应变计组成惠斯通电桥；固定架组件通过
沉头螺钉固定在弹性体上，接
插件插座通过
螺栓固定在固定架组件上；绝缘
导线一端通过接插件插座连接所述惠斯通电桥，另一端连接动载荷
信号处理器；
[0006] 所述动载荷信号处理器设置于
机舱内部，包括第一滤波
电路，所述第一滤波电路的输入端连接机上电源，输出端连接稳压器的输入端，稳压器的输出端连接电位器的输入端，电位器的输出端连接所述惠斯通电桥；滤波整形电路的信号输入端与接插件插座连接，信号输出端连接预放大电路的输入端，预放大电路的输出端分别连接滤波放大电路的输入端及第二滤波电路的输入端；所述滤波放大电路的输出端连接观测端；所述第二滤波电路的输出端连接AC/DC变换放大电路的输入端，AC/DC变换放大电路的输出端分别连接第三滤波电路的输入端和第四滤波电路的输入端，第三滤波电路的输出端连接飞行参数记录系统，第四滤波电路的输出端连接机电管理系统。
[0007] 进一步的，所述接插件插座的
接口处设有插座保护盖。
[0008] 进一步的，所述电阻应变计上涂有
密封胶。
[0009] 进一步的，所述绝缘导线通过胶布固定在弹性体上。
[0010] 进一步的，所述弹性体为打磨
抛光后的助力器支座。
[0011] 进一步的，在预放大电路和第二滤波电路之间设有保安电路。
[0012] 进一步的，所述的动载荷信号处理器具有校准的功能，通过在电路中需要调节参数的地方设置电位器，实现对
输出信号、传感器激励
电压、观测信号的固有
频率进行校准与调节。
[0013] 一种基于所述的直升机主旋翼动载荷测量装置进行动载荷测量的方法，包括：直升机上的直流电依次经过第一滤波电路、稳压器和电位器进行滤波、稳压、变换后提供给电阻应变计作为激励电压+Vcc；弹性体因为受力发生相应的微
变形，进而引起粘贴在弹性体上的电阻应变计阻值发生变化；由电阻应变计组成的惠斯通电桥由于阻值变化输出相应的电压信号；电压信号通过接插件插座和绝缘导线传输给动载荷信号处理器；
[0014] 动载荷信号处理器接收到的电压信号依次进入滤波整形电路、
预防大电路进行滤波整形、预放大处理；然后分为两路，一路依次进入滤波放大电路经过滤波、放大后形成交流信号送出给观测端，另一路依次进入第二滤波电路、AC/DC变换放大电路经过滤波、AC/DC变换放大；AC/DC变换放大电路输出的电压信号分为两路，一路进入第三滤波电路经过再次滤波输出至机电管理系统，另一路进入第四滤波电路再次滤波输出至飞行参数记录系统。
[0015] 进一步的，所述动载荷信号处理器接收到的电压信号为交直流混合信号。
[0016] 进一步的，直升机上的直流电依次经过第一滤波电路、稳压器滤波、稳压后输送给动载荷信号处理器的元器件。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0018] 1、本发明直升机主旋翼动载荷测量装置采用直升机原部件改制后进行原位替换，对原部件的结构性能、强度影响小到可以忽略不计，结构简单，安全可靠性高；
[0019] 2、本发明直升机主旋翼动载荷测量装置采用
应变式传感器原理，信号处理电路为模拟电路，可以即时响应，对桨叶上的动载荷值进行实时监测；
[0020] 3、本发明直升机主旋翼动载荷测量装置具备校准功能，方便各种信号的调节，具备测试功能和保安功能，能够在直升机上直接对产品功能运行是否正常进行测试并对动载荷传感器惠斯通电桥是否发生断路进行监测；适用范围广，能够适用于各型直升机；
[0021] 4、本发明直升机主旋翼动载荷测量方法实现了对直升机飞行过程中桨叶所承受的动载荷值的变化的实时检测，并及时反馈给飞行参数记录系统和机电管理系统，为飞行员的操作提供参考，保障了飞行安全；也填补了国内直接测量直升机飞行过程中桨叶所承受的动载荷变化的技术空白。
附图说明
[0022] 构成本
申请的一部分的
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023] 图1为本发明直升机主旋翼动载荷测量装置的原理示意图；
[0024] 图2为本发明直升机主旋翼动载荷测量装置的结构示意图；
[0025] 图3为本发明直升机主旋翼动载荷测量装置的动载荷信号处理器的结构原理示意图；
[0026] 图4为本发明直升机主旋翼动载荷测量装置的保安电路示例图；
[0027] 图中：1-弹性体，2-固定架组件，3-插座保护盖，4-接插件插座，5-螺栓，6-
垫圈，7
螺母，8-电阻应变计，9-沉头螺钉，10-胶布，11-密封胶，12-绝缘导线，13-第一滤波电路，14-稳压器，15-电位器，16-滤波整形电路，17-预放大电路，18-滤波放大电路，19-第二滤波电路，20-AC/DC变换放大电路，21-第三滤波电路，22-第四滤波电路。
具体实施方式
[0028] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029] 以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
[0030] 如图1、2和3所示，一种直升机主旋翼动载荷测量装置，包括动载荷传感器和动载荷信号处理器；所述动载荷传感器包括安装在主旋翼下方的弹性体1，及粘贴在弹性体1上的若干个电阻应变计8，电阻应变计8用于根据弹性体的微应变输出相应的
电信号，对弹性体感受到的动载荷变化做出响应，所述电阻应变计8组成惠斯通电桥；主旋翼桨叶上的动载荷通过作动筒传递给动载荷传感器，动载荷传感器的弹性体上粘贴有电阻应变计组成的惠斯通电桥，根据感受到的动载荷变化输出相应的毫伏级电压信号至动载荷信号处理器；固定架组件2通过沉头螺钉9固定在弹性体1上，接插件插座4通过螺栓5固定在固定架组件2上，将弹性体1上的电阻应变计输出的信号交联给动载荷信号处理器；绝缘导线12一端通过接插件插座4连接所述惠斯通电桥，另一端连接动载荷信号处理器；
[0031] 所述动载荷信号处理器设置于机舱内部，包括第一滤波电路13，所述第一滤波电路13的输入端连接机上电源，输出端连接稳压器14的输入端，稳压器14的输出端连接电位器15的输入端，电位器15的输出端连接所述惠斯通电桥；滤波整形电路16的信号输入端与接插件插座4连接，信号输出端连接预放大电路17的输入端，预放大电路17的输出端分别连接滤波放大电路18的输入端及第二滤波电路19的输入端；所述滤波放大电路18的输出端连接观测端；所述第二滤波电路19的输出端连接AC/DC变换放大电路20的输入端，AC/DC变换放大电路20的输出端分别连接第三滤波电路21的输入端和第四滤波电路22的输入端，第三滤波电路21的输出端连接飞行参数记录系统，第四滤波电路22的输出端连接机电管理系统。
[0032] 进一步的，所述接插件插座4的接口处设有插座保护盖3，在不使用插座时对其起保护作用。
[0033] 进一步的，所述电阻应变计8上涂有密封胶11，起防潮、密封、保护作用。
[0034] 进一步的，所述绝缘导线12通过胶布10固定在弹性体1上，通过接插件插座4连接动载荷传感器本体上所组成的惠斯通电桥与动载荷信号处理器，为惠斯通电桥提供激励电压并传递输出信号。
[0035] 进一步的，所述弹性体1为打磨抛光后的助力器支座，将连接直升机主旋翼作动筒的助力器支座改制成传感器后原位安装在直升机主旋翼下，用以感受主旋翼作动筒传来的动载荷变化并发生相应的微应变。
[0036] 进一步的，在预放大电路17和第二滤波电路19之间设有保安电路。
[0037] 进一步的，所述的动载荷信号处理器具有校准的功能，通过在电路中需要调节参数的地方设置电位器，实现对输出信号、传感器激励电压、观测信号的固有频率进行校准与调节。
[0038] 一种基于所述的直升机主旋翼动载荷测量装置进行动载荷测量的方法，包括：直升机上的直流电依次经过第一滤波电路13、稳压器14和电位器15进行滤波、稳压、变换后提供给电阻应变计8作为激励电压+Vcc；弹性体1因为受力发生相应的微变形，进而引起粘贴在弹性体1上的电阻应变计8阻值发生变化；由电阻应变计8组成的惠斯通电桥由于阻值变化输出相应的电压信号；电压信号通过接插件插座4和绝缘导线12传输给动载荷信号处理器；
[0039] 动载荷信号处理器接收到的电压信号依次进入滤波整形电路16、预防大电路17进行滤波整形、预放大处理；然后分为两路，一路依次进入滤波放大电路18经过滤波、放大后形成交流信号送出给观测端，另一路依次进入第二滤波电路19、AC/DC变换放大电路20经过滤波、AC/DC变换放大；AC/DC变换放大电路20输出的电压信号分为两路，一路进入第三滤波电路21经过再次滤波输出至机电管理系统，另一路进入第四滤波电路22再次滤波输出至飞行参数记录系统。
[0040] 进一步的，所述动载荷信号处理器接收到的电压信号为交直流混合信号。
[0041] 进一步的，直升机上的直流电依次经过第一滤波电路13、稳压器14滤波、稳压后输送给动载荷信号处理器的元器件。
[0042] 为进一步说明本申请的技术方案，以下将结合具体实施方式做进一步的说明：
[0043] 动载荷传感器安装在主旋翼下方，通过作动筒与主旋翼相连，主旋翼上的动载荷幅值可以通过作动筒传递给弹性体1，所述弹性体1为助力器支座。助力器支座(弹性体1)因为受力发生相应的微变形，进而引起粘贴在助力器支座斜壁上的敏感元件(电阻应变计8)阻值发生变化。在动载荷信号处理器提供激励电压的情况下，由电阻应变计8组成的惠斯通电桥由于阻值变化输出相应的电压信号实现对主旋翼桨叶上动载荷幅值的测量，由于主旋翼正常工作时以一个固有频率转动，故该信号为一个交直流混合信号，信号大小为毫伏级，该信号通过接插件插座4和绝缘导线12传输给动载荷信号处理器。动载荷测信号处理器安装在直升机舱内，机上+28VDC直流电进入动载荷测信号处理器后，经滤波、稳压后，输出稳定的+12VDC直流电源，供给动载荷信号处理器的元器件作为
电源电压，同时+12VDC电压经变换为+4.15VDC后，供给动载荷传感器作为激励电压(+Vcc)。动载荷传感器输出的复合
信号传输至动载荷信号处理器后，先进行滤波、整形、预放大处理，预放大输出的交流信号一路经二次放大后形成0VDC～2VDC交流信号，送出给观测端；另一路经滤波、AC/DC变换、二次放大后，输出0VDC～4VDC直流电压信号输出至机电管理系统和飞行参数记录系统。
[0044] 如图4所示，本发明直升机主旋翼动载荷测量装置具有保安功能，采用比较器原理设计有保安电路，当动载荷传感器中任一桥臂断开时，两路直流信号输出≤0V。通过电阻分压在
运算放大器的正端(IC3的3脚)设置一个
门限电压，传感器正常工作时，
运算放大器IC3的3脚电压大于2脚电压，
二极管D3截止，当传感器电桥中任意一路或多处出现断路，运算放大器IC3的3脚电压大于2脚电压，电压比较器输出低电平，D3导通，因为后端电路运算放大器输入端(IC3的5脚)阻值无限大，输出端接近于0，所以IC2及周边器件搭建的峰值检波电路输出的直流电压将被低电平抵消，
电流将不再向后端流动，转而流向电压比较器，使得后端输出不大于0V的信号，起到报警作用。
[0045] 动载荷测量装置还设计有校准功能，能够对产品的输出信号、测试信号、传感器激励电压、观测信号、测试功能的固有频率等进行调节，可以使本装置有更广的适用范围，为更多机型的飞行安全保障提供有力帮助。
[0046] 本发明方法测试时，通过设置
振荡器模拟主旋翼的震动频率，以某型直升机21Hz为例，模拟传感器输出的交流电压信号，此信号经滤波、整形后加入动载荷传感器的输出端，经放大、滤波、AC/DC变换后，向飞行参数记录系统和机电管理系统
输出电压为2VDC的直流电压信号，根据此电压值可判断动载荷测量装置功能正常与否。
[0047] 由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
