飞机螺旋桨动平衡算法研究

摘要

螺旋桨式动力装置以其良好的低速经济性而在通用航空和支线航空领域获得较为广泛的应用。但航空螺旋桨作为一高速旋转部件，制造和装配过程中各种误差的存在使其在工作过程中会产生振动，这种振动的强度必须限制在一个可接受的范围内。在实际的航空器维修活动中采用对螺旋桨进行在翼动平衡配平的方法来限制其振动值不超过合格阈值，该项工作需要在一种专用的振动值测试仪的辅助下方可完成。长期的工程实践表明按传统的配平方法进行螺旋桨动平衡配平需要进行多次“测量-配平-测试”的重复过程，耗用工时长且配平效果较差。针对这一实际工程问题，本文提出一种以一次性配平成功为目的的基于矢量分解的配重质心动态修正配平算法，主要的研究内容和研究成果如下：
　　通过对某型振动值测试仪在动平衡配平过程中对螺旋桨等效质心位置的测量方法和相应配平方案的计算原理进行逆向研究，结合实际的螺旋桨动平衡配平实践，找到传统配平方法配平效果不佳的主要原因在于其配平方案存在较大的配重安装位置误差和配重质量计算误差。其中配重安装位置误差主要在于需要安装配重的理想位置与螺旋桨桨毂上可安装配重的标准位置之间存在差异，配重质量计算误差主要在于对计算过程中所需的拟配平螺旋桨的关键几何数据采用了估算的方法而非精确测量。
　　针对不同的误差分别采用了不同的解决方案。对配重安装位置误差，采用矢量分解算法将拟安装配重的质量分解为安装在理想安装位置两侧最接近的两个标准安装位置上的两个分配重，使这两个分配重的矢量合成效果相当于安装在理想安装位置上的原拟安装配重；对于拟安装配重的质量计算误差，采用配重质心动态修正算法和螺旋桨配平比实测取值法提高计算精度。这些算法的组合运用真正提高了配重质量的计算精度，经工程实践验证可100％达到一次性配平成功的良好效果。
　　在此基础上，通过软件编程开发了 Winform、Webform和 WinCE三种形式的螺旋桨动平衡配平软件作为新算法的载体，为新算法的推广和方便一线工程技术人员的操作使用起到了良好的推动作用。

目录

声明

符号表

第1章 绪论

1.1 螺旋桨振动原因

1.2 螺旋桨振动危害

1.3 螺旋桨振动抑制

1.4 课题的提出及主要研究内容

第2章 螺旋桨振动与探测技术研究

2.1 螺旋桨-发动机振动特点分析

2.2 测量原理反求分析

2.3 实践验证

2.4 本章小结

第3章 传统配平技术分析

3.1 配重质量误差分析

3.2 配重安装位置误差

3.3 配平实例分析

3.4 本章小结

第4章 配平技术改进研究

4.1 螺旋桨特征参数确定

4.2 基于矢量分解的配平技术研究

4.3 配平比取值方法研究

4.4 本章小结

第5章 多平台载体软件开发

5.1 算法逻辑

5.2 基于WinForm平台的软件开发

5.3 基于WebForm平台的软件开发

5.4 基于WinCE平台的软件开发

5.5 本章小结

第6章 结论

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

缩略语词汇表

附录A 载体软件中的常量

附录B 载体软件中的部分代码

致谢

攻读学位期间的研究成果