旋翼轴用Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的制备与摩擦学性能

针对国内航空传动系统翻修间隔时间短的不足,以硬质颗粒Al_(2)O_(3)和润滑材料PTFE作为微粒,采用电刷镀技术在旋翼轴常用过渡层金属材料T2紫铜片表面,制备Ni−Al_(2)O_(3),Ni−PTFE,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层,采用扫描电镜、显微硬度仪表征分析镀层微观形貌、元素含量分布及硬度;采用自制的销盘式摩擦磨损试验机对镀层试样进行摩擦磨损试验,探究镀层摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:随Al_(2)O_(3)颗粒含量的提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层表面微晶单元尺寸减小,硬度提高,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)显微硬度最大为236 HV,相比于Ni−PTFE复合镀层提升约66%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层结合了Al_(2)O_(3)和PTFE两者的优势,在具有减摩的同时,还具有良好的耐磨性能,Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(1∶1)复合镀层的减摩性能最优,相比于Ni−Al_(2)O_(3)其摩擦系数降低约52%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE(3∶1)复合镀层的耐磨性能最优,相比于Ni−PTFE其磨损率降低约85%;Ni−Al_(2)O_(3)−PTFE复合镀层的磨损形式主要是机械磨损,存在轻微的氧化磨损和黏着磨损,复合镀层表面微凸体的塑性变形可为摩擦表面提供润滑膜,其中PTFE是自润滑颗粒,Al_(2)O_(3)颗粒起到支撑与强化的作用,保护镀层免受磨损。

两种材料旋翼轴低周疲劳试验分析

在不改变结构尺寸的情况下,为验证钛合金TC18是否可以替代传统材料15-5PH应用于直升机旋翼轴,该文对2种材料的旋翼轴进行试验对比分析,结果表明TC18材料的旋翼轴低周疲劳寿命较低。因此当选材为TC18时,需优化结构特征,提升疲劳寿命裕度,才能满足寿命要求。

旋翼轴磁痕显示原因分析

旋翼轴机加工后进行磁粉检测,发现沿轴向存在多条磁痕显示。采用磁粉检测、低倍组织检查、金相组织观察及电子探针微区成分分析等方法,对磁痕显示原因进行了分析。结果表明:磁痕显示部位对应的亮条区为粗大的针状马氏体+残余奥氏体组织,Cr、Mo、Mn、Ni含量均高于正常区,因此旋翼轴的磁痕显示为沿轴向分布的奥氏体,其产生原因为成分偏析导致的马氏体转变点Ms降低。

有限元模拟电桥的直升机旋翼轴拉力与扭矩测量方法

为了精确地测得直升机飞行过程中旋翼轴的拉力及扭矩,通过有限元计算,模拟了现有直升机旋翼轴拉力测量中惠斯通电桥的输出,研究了旋翼轴现有测量方式中各向载荷对电桥输出的影响,分析了旋翼轴拉力、扭矩与各向载荷的耦合情况。结果表明,现有的旋翼轴拉力及扭矩测量的误差,主要来源于直升机飞行过程中俯仰力矩、滚转力矩传递到旋翼轴上的侧向弯矩的影响;通过耦合分析,给出了一种新的旋翼轴拉力及扭矩测量的组桥方式,并通过有限元模拟计算,验证了新方式的可行性。研究结果为后续直升机旋翼轴拉力及扭矩飞行测量提供了一种新的方法。

直升机旋翼轴载荷测量试飞研究

为实测及研究飞行状态下的直升机旋翼轴弯矩、扭矩及拉力,提出一种旋翼轴飞行载荷测量方法。首先对旋翼轴应变电桥的布局进行分析,解决弯矩、扭矩及拉力应变电桥耦合的问题;然后通过载荷地面标定试验及飞行试验,动态同步实测不同飞行状态下的旋翼轴载荷,并对飞行数据的有效性进行验证;最后根据实测的试飞数据,对旋翼轴受载严重的试飞科目平飞、斜坡着陆、俯冲拉起进行分析。结果表明:旋翼轴拉弯扭应变电桥的解耦方案可行,旋翼轴飞行载荷测量方法可靠,实测数据准确,旋翼轴载荷的分析可为旋翼轴载荷谱的编制、结构改型及寿命评估提供依据。

某型直升机旋翼轴载荷测试方法研究

某型直升机旋翼轴是驱动旋翼旋转的关键疲劳部件,本文主要介绍了对该型直升机主旋翼轴载荷的测试方法:应变片的选择及测点布置,测试原理,测试结果及分析。

直11旋翼轴载荷测试研究

介绍了直11型主旋翼轴载荷测试的整个过程,包括测试要求、测试原理、测试设备和主要测试过程。从应变标定、应变片的选择、测点布置、布片位置和布片点数等几个方面对测试过程进行了较详细地概述。最后,给出了试验结果,并对结果进行了简要分析。可为直11相关部件强度鉴定(定型)提供参考。

动静旋翼轴研究现状与技术特点分析

动静旋翼轴是一种新型旋翼轴结构,相比传统旋翼轴结构,在可靠性、抗弹击及抗坠毁性等方面具有明显的性能优势。本文简述了动静旋翼轴工作原理,分析了动静旋翼轴的研究现状和技术特点。

动静轴结构旋翼轴载荷分离仿真分析与试验研究

动静轴结构旋翼轴是一种具有抗弹击能力的新型直升机旋翼轴构型,拟对自主设计的鼓形花键动静轴结构旋翼轴和柔性联轴节动静轴结构旋翼轴进行载荷分离特性研究。利用有限元软件对这2种动静轴结构旋翼轴的载荷分离系数进行仿真分析,并开展多通道加载试验加以验证。结果表明采用7 mm壁厚静轴时动静轴结构旋翼轴的载荷分离系数相比采用4 mm壁厚静轴时明显提高;柔性联轴节动静轴结构旋翼轴的综合载荷分离系数为77.37%,略高于鼓形花键动静轴结构旋翼轴的76.33%。研究结果可为直升机动静轴结构旋翼轴的设计提供指导。

某型无人直升机旋翼轴有限元分析

旋翼轴是无人直升机的关键零部件之一,其安全与否直接关系到无人直升机的飞行情况。基于ANSYS软件,计算某无人直升机旋翼轴在各组载荷下的应力水平,在不同工况下得到最大应力、屈服强度和极限强度,分析其安全系数,满足设计要求,为旋翼系统设计提供依据。

某直升机旋翼轴低周疲劳寿命研究

旋翼轴是直升机传动系统的关键部件之一.基于此,利用有限元计算分析与疲劳试验相结合方法,研究了某直升机旋翼轴低周疲劳寿命,计算结果及分析表明旋翼轴低周疲劳薄弱区域位于行星架位置;试验结果表明试验方案可行,止扭方案效果好,旋翼轴失效部位与计算结果一致.另外,对旋翼轴断口分析显示裂纹起源于行星架轴颈受载圆周面根部转角R处,失效形式为疲劳断裂,根据疲劳条带计算获得疲劳裂纹扩展寿命与应变监测获得相近;该旋翼轴在规定载荷谱下疲劳寿命约为58.3万次,满足型号设计要求.

一种旋翼轴裂纹扩展寿命分析方法

提出了一种旋翼轴裂纹扩展寿命分析方法。以某型号传动系统旋翼轴为研究对象,通过应力分析确定了疲劳破坏危险部位,建立了旋翼轴裂纹扩展的有限元模型。计算裂纹前沿的应力强度因子,对不同疲劳破坏危险部位进行了裂纹扩展的仿真分析,预测旋翼轴裂纹扩展寿命。通过对旋翼轴故障件进行分析验证了方法的可行性,该分析方法可用于直升机旋翼轴损伤容限设计。

倾轴四旋翼飞行器建模及控制仿真

传统四旋翼属于欠驱动系统,倾轴四旋翼模型对其欠驱动特性进行了改进,可以实现更加灵活的飞行动作。针对倾轴四旋翼模型的控制实现问题及外部扰动影响,首先基于牛顿-欧拉法对倾轴四旋翼模型进行建模,将控制系统划分为位置控制及姿态两个独立模块,位置模块在反步控制基础上设计积分型滑膜面,姿态模块基于SO(3)中的姿态误差设计滑膜几何姿态控制器,最后对该模型的控制实现效果进行验证与分析。仿真结果表明:基于上述模型采取的控制方法实现了倾斜悬停,验证了该控制方法抑制干扰的有效性。

共轴式直升机双旋翼系统的多体动力学模型

建立了共轴式直升机双旋翼系统结构的多体动力学模型,该细节模型包括旋翼轴内轴与外轴、桨毂、双旋翼、操纵杆、自动倾斜器、驱动器和固定支架等所有关键部件,经过分析计算,得到了关键部件与旋翼系统结构运动耦合的的动力学特性。与台架运转振动测试的结果进行对比发现,误差基本都在5%以内,验证了这种基于多体动力学的分析方法在共轴式直升机复杂系统结构动力学设计中应用的可行性。

直升机旋翼轴弯矩特征及应用

针对球柔性桨毂构型的直升机,分析了各支臂mΩ挥舞力动载、挥舞力静载不平衡量和摆振力动载、离心力动载、离心力静载不平衡量产生的旋翼轴弯矩的幅值、频率、相位和分布规律。对某直升机制定了飞行载荷测量方案,获取了测量数据,分析了旋翼轴弯矩的特征,建立了有效性判据,判别了无效数据,编制了实测载荷谱。某直升机的分析结果表明:在旋翼坐标系下旋翼轴动弯矩远大于静弯矩,旋翼各支臂挥舞力静载不平衡量和和离心力静载不平衡量较小;旋翼轴弯矩以1Ω载荷为主,主要由旋翼各支臂1Ω的挥舞力、摆振力和离心力产生;合成弯矩呈大小相等的旋转弯矩特征,沿旋翼轴不同周向位置的弯矩幅值相近,相位差与周向的夹角相同。

圆形多轴多旋翼电动无人机辅助授粉作业参数优选

圆形多轴多旋翼无人直升机与单轴单旋翼无人直升机相比,结构上有很大差异,因而其旋翼所产生气流到达作物冠层后形成的风场参数亦有所不同。该文采用3种圆形多轴多旋翼无人直升机,根据正交试验设计法设计了3因素(飞行高度、飞行速度以及飞机与负载质量)3水平的正交试验,通过考察平行于飞行方向(X)、垂直于飞行方向(Y)、垂直地面(Z)3个方向上的峰值风速、Y向风场宽度(越宽越好)、动力电池的压降(放电越慢越好)3个指标,对该机型用于水稻制种辅助授粉的田间作业参数进行优选,试验结果分析表明:圆形多轴多旋翼无人直升机在水稻冠层形成的X向风场宽度明显大于Y向的风场宽度;有别于单旋翼无人直升机,圆形多轴多旋翼无人直升机X向风场只有1个峰值风速中心,Y向风场存在2个峰值风速中心,这一现象主要由飞行器多个旋翼的侧向气流叠加形成,相互之间存在干扰,而且也影响了Y向风场的有效宽度。在实际应用中,对于能实现GPS自主导航飞行的机型,应根据作业的便利程度尽量利用X向的风力,更有益于辅助授粉作业;而对于未采用GPS自主导航飞行的机型,为便于飞控手对飞机位置的判断与姿态操控而必须沿父本行方向进行飞行作业时(即利用Y向风力),应充分考虑垂直于飞行方向风场宽度较窄的实际情况,通过降低作业效率来弥补。圆形多轴多旋翼无人直升机在水稻冠层所形成风场的峰值风速主要受飞机的飞行速度、飞机与负载质量、飞行高度影响。结合有效风场宽度及电池电量消耗程度来考量,3种主要因素的主次排序及其较优水平依次为飞行速度1.30 m/s、飞机与负载质量18.85 kg和飞行高度2.40 m。该结果可为其他圆形多轴多旋翼无人直升机用于水稻制种辅助授粉的田间作业参数设置提供参考,而且也可为制定基于农用无人直升机的水稻制种辅助授粉作业技术规范提供依据。

四轴八旋翼无人机入水轨迹优化方法研究

飞行器与水下无人航行器能够分别在空中与水下完成目标搜索、跟踪、打击等任务,但是面对需要同时在空中与水下完成的复杂任务,如对目标的空中搜索-水下跟踪等,单独采用飞行器或水下无人航行器无法完成任务。针对以上问题,文中采用四轴八旋翼无人机(CERV)完成从空中潜入水下的任务,研究整个入水过程的轨迹优化问题。首先对CERV的运动规律进行描述,将入水过程分为空中飞行、过渡、水下潜行三个阶段,对每个阶段CERV在不同介质中的受力情况进行了分析,推导出CERV的运动方程。为增加入水过程中CERV的稳定性,提出了跨介质控制策略对入水过程三个阶段的轨迹分别进行优化。在空中飞行与水下潜行阶段,基于PID控制算法使得CERV朝指定目标点运动;在入水过渡阶段,基于滚动优化策略,对教与学算法进行改进,以获得更加稳定的入水轨迹。仿真结果表明,文中建立的运动模型能够反映CERV在不同介质中的运动特性,所提出的跨介质控制策略能够保证CERV顺利完成入水过程,且改进的教与学算法优化的入水轨迹的稳定性优于粒子群算法和教与学算法。

直升机主旋翼扭矩测量原理研究

为提高直升机主旋翼轴扭矩的测量精度,首先结合理论分析对现有测量方法得到的旋翼轴扭矩结果进行评价,发现测量结果偏大;其次针对误差偏大的问题,采用有限元仿真,模拟侧向弯矩受力情况下扭矩电桥的输出结果,确定俯仰、滚转侧向力矩是造成旋翼轴扭矩测量结果偏大的主要原因;最后进一步分析仿真结果,提出一种新的主旋翼扭矩测量电桥方法,并通过地面试验验证新方法的正确性。新方法可消除侧向弯矩对电桥的耦合影响,是一种更为精确的主旋翼轴扭矩测量方法,可用于后续型号当中。

塑料自动喂料机

一种塑料自动喂料机，它主要包括料桶、主动料辊、从动料辊、挤料筒、出料口、固定架。其特点是：料桶内设置有主动料辊和从动料辊，两个料辊上面设置有直翼通过焊接固定，主动料辊轴和从动料辊轴与料桶活动相连，两个料辊轴的一端分别设置有齿轮，二者固定相连，料桶与挤料筒固定连接，挤料筒与旋翼轴活动相连，旋翼轴与旋翼通过焊接固定，挤料筒与出料口固定连接，

基于CPF-EKF算法的大载荷植保无人机姿态解算方法

为了解决传统人工喷洒农药的不足,更高效地进行病虫害的防治,设计了基于八轴十六旋翼无人机的农药喷洒系统,实现了农药的机载喷洒功能。使用共轴双桨和旋翼模块的倾斜配置,对八轴多旋翼无人机进行结构改进,提高了系统的安全性与可靠性。整个系统满载10 kg,喷洒飞行速度可到达5 m/s,飞行时间超过10 min。针对传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)姿态解算方法无法满足大载荷无人机强振动条件下的工作要求,导致姿态角解算精度不高,并且容易导致姿态角发散的问题,提出了基于20维状态量的CPF-EKF算法,额外引入了陀螺仪、加速度计和磁力计偏置误差作为状态量,使三轴姿态角的最优估计值更加准确,并且引入互补滤波(Complement filter,CPF)检测模块,当检测到EKF有发散趋势时,对EKF进行复位,从而简单高效地避免了EKF发散。采用实际飞行数据对算法进行验证,静态试验表明,该算法滚转角和俯仰角精度为±0.05°,偏航角精度为±0.2°。动态试验中以MTi传感器输出为参考,CPF-EKF在姿态解算过程中出现复位,三轴姿态角准确跟踪并未发散,并且动态精度与MTi相当,滚转角、俯仰角精度为±0.1°,偏航角精度为±0.5°,并且算法具有良好的实时性,证明了该算法的有效性。