專利名稱：平衡直升機轉(zhuǎn)子葉片的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平衡直升機轉(zhuǎn)子葉片以便在直升機上正確執(zhí)行功能的方法和裝置。
背景技術(shù)：
直升機轉(zhuǎn)子葉片，為了在使用它們的動態(tài)環(huán)境中正確運轉(zhuǎn)，必須正確地予以平衡，使得它們不會在直升機中引起很高的振動級別。轉(zhuǎn)子葉片一般制作為一多元件組裝體，該組裝體包括一懸壁桿、一前沿蒙皮和一尾沿流線型套罩，它的重量或質(zhì)量由于企望完全同樣地得到平衡的葉片而可以從一個葉片到一個葉片逐個地變化。葉片組裝體一般是通過使用多層粘接薄膜粘合前述各元件而制成的。采用這種多元件以制成轉(zhuǎn)子葉片的作法可導(dǎo)致葉片重量分布逐個葉片發(fā)生變化。為使轉(zhuǎn)子葉片能正確地工作，葉片的重量分布和各合成矩量必須符合一些預(yù)定的準則，這一準則限定了沿著葉片的長度或?qū)挾葟母椎郊舛耍€有在葉片的弦向上或邊對邊方向上從其前沿到尾沿的重量分布和各個矩量。所需要的各個矩量可以定義為在前沿和尾沿兩處葉片的根底一端與葉片的尖端一端之間的各個葉片長度重量比值；并定義為在葉片的根底一端和尖端一端兩處的葉片弦長重量比值。達到這種預(yù)定分布準則將產(chǎn)生一“平衡的”轉(zhuǎn)子葉片，它會在其預(yù)期的環(huán)境中正確地運行。因此，每一轉(zhuǎn)子葉片必須單獨地核驗重量分布，而且必須獲得“平衡”；或者換一種說法，必須使之符合所需要的理想重量分布，而這種分布產(chǎn)生最佳的根底至尖端的葉片矩量，以及前沿至尾沿葉片矩量，以及因而各轉(zhuǎn)子葉片的正確運行。
上述過程是很花時間的，因為這需要兩種不同的平衡工作臺。最好的是能夠以用來確定葉片中的展向和弦向矩量二者的同一設(shè)備，使用一個單獨的平衡過程，在一單獨的平衡工作臺處來在展向和弦向兩個方向上平衡葉片。
發(fā)明的公開本發(fā)明涉及一種用于在靜力方向平衡直升機轉(zhuǎn)子葉片的方法和設(shè)備，以便在展向和弦向兩個方向上形成正確的工作矩量，以便基本上減少或消除在一最初的靜力平衡作業(yè)之后在動力方面從事平衡的必要性。為了實施本發(fā)明的方法，設(shè)置一些正確成形的葉片支座，而葉片置放在這些支座上。各支座依次落放在四個計量秤上，各計量秤設(shè)置在一平臺上而各秤精確地位于靠近轉(zhuǎn)子葉片的四個轉(zhuǎn)角處。計量秤最好是特列多1985型(Toledo Model 1985)計量秤或相當(dāng)?shù)母呔扔嬃砍印８饔嬃砍訕?gòu)成四對葉片重量數(shù)據(jù)收集點，從這些點可以查明是否需要變更轉(zhuǎn)子葉片的重量分布。轉(zhuǎn)子葉片具有四個矩量形成點，它們是前沿/尖端轉(zhuǎn)角；尾沿/尖端轉(zhuǎn)角；前沿/根底轉(zhuǎn)角；以及尾沿/根底轉(zhuǎn)角。如果可以確定在前述各轉(zhuǎn)角處的長度方向和弦向上的葉片重量比值，則可以修改葉片，以便形成所需要的長度方向和弦向上的工作矩量。
四個計量秤在操作上連接于一Toledo 8146臺式顯示器或類似的顯示器，并連接于一微處理器，它依照所編程序來分析收集到的重量數(shù)據(jù)、計算葉片各真實矩量，以及查明在葉片上必須增加于葉片或從中取掉的另外重量是多少和在什么部位，以達到正確的平衡。增加的另外重量最好是形式為各粘接薄膜，不過其他一些重量形式也可采用。按照程序進入微處理器的信息主要是在幾對重量數(shù)據(jù)收集點之間所需要的各重量比值，加上一種在給定各真實重量比值時可以修正葉片以達到所需要的各重量比值的算法。將會理解，四個轉(zhuǎn)角重量比值將確定葉片上的四個工作矩量，既有真實的也有所需要的。一旦確定了真實的前沿和尾沿展向矩量值，以及確定了根底或“內(nèi)側(cè)”和尖端或“外側(cè)”真實弦向矩量值，這些真實矩量值就與所需要的工作矩量值進行對比，并確定必需的各重量分布調(diào)整以獲得所需要的各工作矩量，從而平衡葉片。在從事必需的各重量調(diào)整的同時，葉片仍然留在各計量秤上，直至所需要的平衡得到證實為止。加工成形的各支座的重量對測得的各矩量的影響是一已知因素，這在微處理器操作軟件中予以消除。一些測試表明，以上述方式在靜力方面予以平衡的直升機轉(zhuǎn)子葉片不需要進一步的動力平衡。
因而本發(fā)明的一個目的是，提供一種方法與裝置，它用于在一單獨的平衡工作臺處既在弦向也在展向上從靜力方面平衡直升機轉(zhuǎn)子葉片。
本發(fā)明的又一個目的是，提供一種具有上述特性的方法和裝置，其中轉(zhuǎn)子葉片的前沿和尾沿都在展向上具有它們各自所需要的各工作矩量。
本發(fā)明的又一個目的是，提供一種具有上述特性的方法和裝置，其中轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)側(cè)和外側(cè)邊沿二者都在弦向上具有它們各自所需要的工作矩量。
本發(fā)明的這些和其他一些目的和優(yōu)點從以下結(jié)合附圖所作的其一個實施例的詳細說明中會比較容易地了解到，附圖中

圖1是用于實施本發(fā)明的設(shè)備的一個實施例從轉(zhuǎn)子葉片的弦向觀看時的一端視圖；圖2是圖1所示設(shè)備從轉(zhuǎn)子葉片的展向觀看時的一片斷立面?zhèn)纫晥D；圖3是葉片的一示意平面圖，其表明各計量秤的部位，以及用以計算各真實葉片矩量值和計算為達到所希望的各操作矩量值所需的各種葉片重量分布變換的基準參數(shù)；以及圖4是圖1所示設(shè)備中各種部件的一系統(tǒng)示意圖。
實施發(fā)明的最佳方式現(xiàn)在參見各附圖，圖1和2中分別表明的是裝配體的弦向和展向邊沿的視圖，此裝配體按照本發(fā)明運行，以平衡直升機轉(zhuǎn)子葉片，一葉片在總體上由標(biāo)記2指明。裝配體包括一支承座4，其上面設(shè)置許多臺架6。每一臺架6支承一對分立的點式計量秤8，它們可操作地連接于并將各數(shù)據(jù)信號輸送給未在圖1和2中示出的一微處理器。許多氣動千斤頂10也設(shè)置在支承座4上面并可操作地連接于位于各計量秤8上方并蓋過它們的平板12。平板12隨后可以有選擇地由千斤頂10落放在計量秤8上面，或者由千斤頂10舉起而抬離開計量秤8。計量秤8各自裝有一觸接平板件9(示于圖2中)，可采取球、半球等形狀，并可在各平板12與各計量秤8之間形成點接觸。
裝配體還包括許多轉(zhuǎn)子葉片支承體14。各支承件14是由一種加筋增強的纖維玻璃復(fù)合體制成的并各自具有一精確成形的上表面16，該表面吻合于各個支承件14所接合的葉片2上的、表面18的各部分的外形輪廓。各支承件14可用以在抑制葉片撓曲的情況下提供強度和剛度，并同時使各支承件14對裝配體重量的影響減至最少，以便取得精確的葉片矩量讀數(shù)。葉片2的尾沿20可以設(shè)有各定位孔22，各孔容納各定位銷24，各定位銷24則或是在一支承件14上的一配接孔口26之中，或是依靠接合一支承件14的一側(cè)表面28，而用以接合支承件14，如圖2所示。各定位銷24因而可用以正確地把葉片2定位在裝配體上面，而且這些定位銷24可以用以把葉片2固緊于各支承件14上面。這樣將導(dǎo)致獲得葉片2的各轉(zhuǎn)角相對于各計算秤8的定位。這樣還在平衡過程中起到把葉片表層固定于葉片2的其余部分的作用。
轉(zhuǎn)子葉片弦向矩量讀數(shù)可通過記錄顯示在四個計量秤8的每一個上面的重量而獲得，同時考慮每一計量秤上面的承重點離開葉片2順槳軸線的距離，這在此后將會更為詳細地予以說明。
現(xiàn)在參看圖3，它表明轉(zhuǎn)子葉片2的一示意平面圖，表示有各種用以計算葉片2的展向和弦向矩量的基準點和尺寸。轉(zhuǎn)子葉片2具有一前沿30和一尾沿20。葉片2的根或內(nèi)端用標(biāo)記32表示，而葉片2的尖或外端用標(biāo)記34表示。葉片2的順槳軸線用標(biāo)記36表示。葉片2的各計量秤的支承點用標(biāo)記9表示，而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線用垂直于順槳軸線36的基準線38表明。應(yīng)當(dāng)指出，標(biāo)記為OBTE(外尾沿)的一計量秤點9位于至順槳軸線36的尾沿一側(cè)的距離為C4，而在基準線38的外側(cè)的距離為r2處。標(biāo)記為OBLE(外前沿)的另一計量秤點9位于至順槳軸線36的前沿一側(cè)的距離為C3、而在基準38的外側(cè)的距離為r2處。標(biāo)記為IBTE(內(nèi)尾沿)的第三個稱量秤點9位于至順槳軸線36的尾沿一側(cè)的距離為C2、而在基準線38的外側(cè)的距離為r1處。標(biāo)記為IBLE(內(nèi)前沿)的第四個和最后一個計量秤點9位于至順槳軸線36的前沿一側(cè)的距離為C1、而離開基準線38的距離為r1處。
根據(jù)以上所述，將會理解，其有一對前沿計量秤點(IBLE和OBLE)；一對尾沿計量秤點(IBTE和OBTE)；一對內(nèi)側(cè)計量秤點(IBLE和IBTE)；以及一對外側(cè)計量秤點(OBLE和OBTE)。在這些對計量秤點處的重量讀數(shù)被用來確定轉(zhuǎn)子葉片的真實內(nèi)側(cè)(IBM)和外側(cè)(OBM)弦向矩量如下IBM弦向＝(IBLE)(C1)-(IBTE)(C2)；以及OBM弦向＝(IBLE)(C3)-(IBTE)(C4)。
圖3中的符號WPIB和WPOB用來示意性地標(biāo)記重量分布一變更部件的大致位置，這些部件將用來修正各真實弦向矩量以使它們符合為正確平衡葉片2所需的各目標(biāo)弦向矩量。一旦已知各真實弦向矩量，WPIB和WPOB本身可以通過求解以下各方程而予以確定IBM弦向±WPIB＝MCIB；以及OBM弦向±WPOB＝MCOB；其中MCIB是目標(biāo)弦向內(nèi)側(cè)矩量；而MCOB是目標(biāo)弦向外側(cè)矩量。
一旦WPIB和WPOB為已知，就在葉片上作出必需的一些弦向重量調(diào)整。這些弦向重量調(diào)整可以以幾種不同的方式作出。當(dāng)必需的重量調(diào)整相對較小時，可以這樣作出必要時在葉片上的一個或兩個重量調(diào)整部位WPIB和/或WPOB處增添適當(dāng)數(shù)量的粘接膜片。系統(tǒng)微處理器將確定必須增加或減少的所需重量和它應(yīng)當(dāng)增加或減少在轉(zhuǎn)子葉片上面的什么地方。另外，當(dāng)重量分布調(diào)整相對較大時，可以采用設(shè)置在葉片2內(nèi)部的一些加重嵌塊以正確地平衡葉片。
一旦獲得各正確的弦向矩量，則通過當(dāng)葉片留在各計量秤上時沿著其順槳軸線從葉片上面的內(nèi)側(cè)和外側(cè)區(qū)域增加或去除重量而把展向矩量調(diào)整到目標(biāo)展向矩量。
現(xiàn)在參看圖4，一轉(zhuǎn)子葉片平衡設(shè)備的示意圖，表明四個點計量秤和配接計量秤的微處理器(MPR)。將會理解， MPR要從各個點計量秤饋進重量信息。在對平衡設(shè)備上的轉(zhuǎn)子葉片2已經(jīng)作出重量變更之后，各計量秤用以確認葉片已經(jīng)正確地得到平衡。在獲得希望的轉(zhuǎn)子平衡矩量時，葉片2將從平衡狀況中取下而在其上裝上一新的葉片并以上述同樣方式予以平衡。
很易理解的是，本發(fā)明的平衡裝置可以在一靜力臺式平衡工作臺上沿弦向和展向兩個方向精確地平衡一直升機轉(zhuǎn)子葉片，以至可以免去各葉片的動力疾轉(zhuǎn)平衡。
由于可以做出本發(fā)明所披露的實施例的多種變更和改型而不偏離發(fā)明的原則，所以不打算以不同于所附各項權(quán)利要求所要求的那樣限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種裝置，用于從靜力方面確定一直升機轉(zhuǎn)子葉片的真實弦向內(nèi)側(cè)和真實弦向外側(cè)各矩量，所述裝置包括a)一第一稱重計量秤，其設(shè)置得接近轉(zhuǎn)子葉片的一內(nèi)側(cè)前沿轉(zhuǎn)角；b)一第二稱重計量秤，其設(shè)置得接近轉(zhuǎn)子葉片的一內(nèi)側(cè)尾沿轉(zhuǎn)角；c)一第三稱重計量稱，其設(shè)置得接近轉(zhuǎn)子葉片及一外側(cè)前沿轉(zhuǎn)角；d)一第四稱重計量稱，其設(shè)置得接近轉(zhuǎn)子葉片的一外側(cè)尾沿轉(zhuǎn)角；e)所述第一和第二稱重計量秤構(gòu)成一內(nèi)側(cè)弦向裝置，用于提供內(nèi)側(cè)各重量值，以便確定轉(zhuǎn)子葉片的一真實弦向內(nèi)側(cè)矩量；f)所述第二和第三稱重計量秤構(gòu)成一外側(cè)弦向裝置，用于提供外側(cè)各重量值，以便確定轉(zhuǎn)子葉片的一真實弦向外側(cè)矩量；以及g)微處理裝置，其連接于所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向裝置，并運行以利用所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)各重量值來確定所述真實內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向各轉(zhuǎn)子葉片矩量。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一稱重計量秤相對于轉(zhuǎn)子葉片的一順槳軸線的前沿一側(cè)偏移一距離C1；所述第二稱重計量秤相對于轉(zhuǎn)子葉片的此順槳軸線的尾沿一側(cè)偏移一距離C2；所述第三稱重計量秤相對于轉(zhuǎn)子葉片的此順槳軸線的前沿一側(cè)偏移一距離C3；以及所述第四稱重計量秤相對于轉(zhuǎn)子葉片的此順槳軸線的尾沿一側(cè)偏移一距離C4；而其中所述微處理裝置按照程序通過求解以下各方程式來確定真實內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向各矩量CWMIB＝(IBLE)×C1-(IBTE)×C2；以及CWMOB＝(OBLE)×C3-(OBTE)×C4；其中CWMIB是轉(zhuǎn)子葉片的真實弦向內(nèi)側(cè)矩量；IBLE是由所述第一稱重計量秤所顯示的重量；IBTE是由所述第二稱量計量秤所顯示的重量；CWMOB是轉(zhuǎn)子葉片的真實弦向外側(cè)矩量；OBLE是由所述第三稱量計量秤所顯示的重量；OBTE是由所述第四稱量計量稱所顯示的重量。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述微處理裝置按照程序計算為達到轉(zhuǎn)子葉片一目標(biāo)內(nèi)側(cè)弦向矩量和達到一目標(biāo)外側(cè)弦向矩量所需的轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)側(cè)和外側(cè)重量修正量，這些目標(biāo)矩量用于獲得轉(zhuǎn)子葉片的目標(biāo)弦向空氣動力平衡。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述微處理裝置按照程序通過求解以下方程式來計算所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)重量修正量WPIB＝(IBLE)×C1-(IBTE)×C2±MCIB；以及WPOB＝(IBLE)×C3-(OBTE)×C4±MCOB；其中MCIB是目標(biāo)內(nèi)側(cè)弦向矩量；WPIB是為獲得MIB所需的內(nèi)側(cè)重量修正量；MCOB是目標(biāo)外側(cè)弦向矩量；和WPOB是為獲得MCOB所需的內(nèi)側(cè)重量修正量。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述第一和第二稱重計量秤構(gòu)成一前沿裝置，用于提供前沿各重量值，以便確定轉(zhuǎn)子葉片的一真實前沿展向矩量；所述第二和第四稱重計量秤構(gòu)成一尾沿裝置，用于提供尾沿各重量值，以便確定轉(zhuǎn)子葉片的一真實尾沿展向矩量；所述微處理裝置連接于所述前沿和尾沿裝置并可操作以利用所述前沿和尾沿重量值來確定各個真實的前沿和尾沿展向轉(zhuǎn)子葉片矩量。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第一和第二稱重計量秤離開一假想直線的間隔距離是r1，此假想直線垂直于所述轉(zhuǎn)子葉片順槳軸線并相交于葉片的一工作轉(zhuǎn)動軸線，以及第三和第四稱重計量秤離開所述假想直線的間隔距離是r2，而且其中所述微處理裝置可通過求解以下方程式來確定所述各個真實的前沿和尾沿展向轉(zhuǎn)子葉片矩量；SWM＝(IBLE+IBTE±WPIB)×r1+(OBLE+OBTE±WPOB)×r2；其中SWM是轉(zhuǎn)子葉片的真實展向矩量。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述微處理裝置按照程序計算為達到轉(zhuǎn)子葉片的一目標(biāo)展向矩量所需的轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)側(cè)和外側(cè)展向重量修正量，這種目標(biāo)展向矩量用來獲得轉(zhuǎn)子葉片的目標(biāo)展向空氣動力平衡。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述微處理裝置按照程序通過求解以下方程式來計算所述展向重量修正量SWMREQD＝SWM±WF/A×rs其中SWMREQD是葉片的所需最終展向矩量WF/A是有待在順槳軸線(F/A)處添加或減去的重量rs是WF/A離開轉(zhuǎn)動軸線的展向距離。
9.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)側(cè)支承裝置，用于把轉(zhuǎn)子葉片的一內(nèi)側(cè)部分支承在所述第一和第二稱重計量秤上；以及用于轉(zhuǎn)子葉片的外側(cè)支承裝置，用來把轉(zhuǎn)子葉片的一外側(cè)部分支承在所述第三和第四稱重計量秤上，所有支承裝置各自具有轉(zhuǎn)子葉片支承表面，其外形制成可嚴密地吻合轉(zhuǎn)子葉片的各相應(yīng)的受支承表面.
10.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其中每一所述稱重計量秤設(shè)置得以單獨一點接觸相應(yīng)的一個所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)支承裝置。
11.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其還包括用于暫時把所述轉(zhuǎn)子葉片固緊于至少一個所述支承裝置的裝置。
12.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其還包括舉升裝置，用于保持所述支承裝置，所述舉升裝置可用以有選擇地把所述支承裝置升高至所述各稱重計量秤之上。
13.一種方法，用于以靜力方面調(diào)整一直升機轉(zhuǎn)子葉片的重量分布，以便形成轉(zhuǎn)子葉片在操作上的展向和弦向平衡，所述方法包括以下步驟a)確定轉(zhuǎn)子葉片的真實內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向矩量；b)增加或減去轉(zhuǎn)子葉片上的弦向的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)重量，以便使各真實弦向葉片矩量符合目標(biāo)內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向葉片矩量；c)確定真實前沿和尾沿展向葉片矩量，它們出于相一致的各目標(biāo)弦向葉片矩量；以及d)增加或減去轉(zhuǎn)子葉片上的展向的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)重量，以便使各真實展向葉片矩量符合目標(biāo)前沿和尾沿展向矩量。
14.一種裝置，用于在靜力方面確定一直升機轉(zhuǎn)子葉片部件的真實弦向內(nèi)側(cè)和真實弦向外側(cè)矩量，所述裝置包括a)一第一稱重計量秤，其設(shè)置得接近此部件的一內(nèi)側(cè)前沿轉(zhuǎn)角；b)一第二稱重計量秤，其設(shè)置得接近此部件的一內(nèi)側(cè)尾沿轉(zhuǎn)角；c)一第三稱重計量秤，其設(shè)置得接近此部件的外側(cè)前沿轉(zhuǎn)角；d)一第四稱重計量秤，其設(shè)置得接近此部件的外側(cè)尾沿轉(zhuǎn)角；e)所述第一和第二稱重計量秤構(gòu)成一內(nèi)側(cè)弦向裝置，用于提供各內(nèi)側(cè)重量值，以便確定此部件的一真實弦向內(nèi)側(cè)矩量；f)所述第二和第三稱重計量秤構(gòu)成一外側(cè)弦向裝置，用于提供各外側(cè)重量值，以便確定地部件的一真實弦向外側(cè)矩量；以及g)微處理裝置，其連接于所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向裝置，并運行以利用所述內(nèi)側(cè)和外側(cè)重量值來確定所述真實內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向各部件矩量。
15.一種方法，用于從靜力方面調(diào)整一直升機轉(zhuǎn)子葉片部件的重量分布，以便形成此部件在操作上的展向和弦向平衡，所述方法包括以下步驟a)確定此部件的內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向矩量；b)增加或減去此部件上的弦向的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)重量，以便使各真實弦向部件矩量符合目標(biāo)內(nèi)側(cè)和外側(cè)弦向部件矩量；c)確定真實前沿和尾沿展向部件矩量，它們出于已相一致的各目標(biāo)弦向部件矩量；以及d)增加或減去此部件上的展向的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)重量，以便使各真實展向部件矩量符合目標(biāo)前沿和尾沿展向矩量。
全文摘要
一直升機的各轉(zhuǎn)子葉片在一靜力平衡裝置中既在弦向也在展向上進行平衡。上裝置包括一支承表面(4)，其上有四個稱重計量秤(8)。各計量秤(8)設(shè)置得緊密靠近轉(zhuǎn)子葉片(2)的四個轉(zhuǎn)角。各計量秤(8)可提供各對相協(xié)作的葉片展向和弦向平衡基準數(shù)據(jù)。各計量秤(8)可操作地連接于一微處理器，它的預(yù)偏程序帶有用于受測試各葉片的所需要的平衡數(shù)據(jù)。由各計量秤和微處理器檢測到的對于所需要的平衡數(shù)據(jù)的差距通過有選擇地在各葉片表面上的適當(dāng)部位處增加或減去各葉片上的重量而予以校正。
文檔編號G01M1/00GK1156433SQ9519484
公開日1997年8月6日 申請日期1995年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月31日
發(fā)明者W·C·雷菲爾德, K·P·萊希, C·D·瓊斯, D·A·科沃爾斯基 申請人:聯(lián)合工藝公司