一种复合载荷模拟试验方法、台架及介质与流程

本申请涉及电动垂直起降飞行器推进系统测试与验证，尤其涉及一种复合载荷模拟试验方法、台架及介质。

背景技术：

1、电动垂直起降飞行器（electric vertical take-off and landing，evtol）在实际飞行过程中，其推进电驱系统（含电机、减速器、输出轴、桨毂总成）承受的载荷远比地面车辆电驱动系统复杂，主要体现在扭矩载荷（torque，t）和弯矩载荷（bending moment，m）两个维度的耦合组合；在扭矩载荷维度，电机输出扭矩驱动螺旋桨旋转，为主要驱动载荷；在弯矩载荷维度，由于飞行过程中螺旋桨叶片受到不均匀气动力（侧风、机动飞行、阵风扰动等），在输出轴上产生横向弯矩，该弯矩直接作用于电机轴承、减速器齿轮、输出轴等核心零部件。因此，上述两种载荷的耦合叠加，是导致evtol推进电驱系统疲劳失效的根本原因之一。

2、在相关技术中，测试台架通过对拖电机或测功机对被测电驱施加纯扭矩载荷，输出轴处于同轴对拖状态，轴承及齿轮仅承受由扭矩引起的径向力，弯矩方向的横向力分量为零或极小，无法复现飞行工况中的弯矩载荷；并且由于缺少弯矩载荷，台架考核通过的电驱系统在实际飞行中，因弯矩引起的轴承偏载疲劳、齿轮齿面接触应力分布不均、输出轴弯曲疲劳断裂等失效模式无法被提前发现，存在严重的飞行安全隐患；此外，螺旋桨推力台架虽然可以产生真实气动载荷，但依赖真实气流环境，试验成本极高，且载荷大小受气流条件影响，难以精确控制和按载荷谱重复执行，不适合作为常规工程耐久考核手段。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种复合载荷模拟试验方法、台架及介质，用以解决如下技术问题：如何在普通地面台架上实现扭矩与弯矩复合载荷的同步精确模拟，以低成本实现电动垂直起降飞行器推进电驱系统耐久的高精度考核试验。

2、第一方面，本申请实施例提供一种复合载荷模拟试验方法，方法包括：

3、获取基于目标机型的弯矩需求范围定制的载荷模拟桨，所述载荷模拟桨的桨叶质量分布相对旋转轴线呈非对称布置，且桨叶翼型截面或展向长度呈非对称设计，以使所述载荷模拟桨在绕所述输出轴旋转时，在所述输出轴根部同时产生离心弯矩分量和气动弯矩分量，并将所述离心弯矩分量和所述气动弯矩分量进行叠加形成总弯矩；

4、对所述载荷模拟桨进行弯矩-转速标定，得到弯矩-转速标定曲线，并获取预先编制的复合载荷谱；

5、基于所述弯矩-转速标定曲线和所述预先编制的复合载荷谱，对被测电驱总成进行耐久考核试验，得到耐久考核试验数据；

6、基于所述耐久考核试验数据，对所述被测电驱总成进行疲劳寿命评估，得到所述被测电驱总成的疲劳寿命评估结果。

7、第二方面，本申请实施例还提供了一种复合载荷模拟试验台架，台架包括：

8、刚性台架底座，用于安装被测电驱总成并提供振动隔离；

9、被测电驱总成，固定安装于所述刚性台架底座，具有一个输出轴；

10、载荷模拟桨，同轴安装于所述输出轴，所述载荷模拟桨的桨叶质量分布相对旋转轴线呈非对称布置，且桨叶翼型截面或展向长度呈非对称设计，以使所述载荷模拟桨在绕所述输出轴旋转时，在所述输出轴根部同时产生离心弯矩分量和气动弯矩分量，并将所述离心弯矩分量和所述气动弯矩分量进行叠加形成总弯矩；

11、力学传感器，串联于所述输出轴与所述载荷模拟桨之间，用于实时测量所述输出轴处的扭矩分量和弯矩分量；

12、控制单元，分别与所述被测电驱总成和所述力学传感器连接，用于执行上述所述的一种复合载荷模拟试验方法。

13、第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被执行时，实现如上述任一项的一种复合载荷模拟试验方法。

14、本申请实施例提供的一种复合载荷模拟试验方法、台架及介质，具有以下有益效果：

15、首先，通过定制非对称载荷模拟桨，利用偏心质量离心力和非对称气动效应在旋转中自主产生叠加弯矩，无需风洞或外部加载装置即可在普通台架上复现飞行工况中的弯矩载荷传递路径，可以从源头解决传统纯扭矩台架考核相关性差的问题；随后，通过弯矩-转速标定建立定量映射关系，将弯矩难以直接闭环控制的物理量转化为转速易于精准执行的控制量，可以为复合载荷的程序化施加提供理论依据和控制基础；之后，基于标定曲线和预先编制的复合载荷谱，使地面台架按照真实飞行任务剖面的载荷历程对被测电驱总成进行耐久考核试验，使得生成的考核试验数据更加贴合真实飞行数据；最后，根据耐久考核试验数据对被测电驱总成进行疲劳寿命评估，得到疲劳寿命评估结果，可以实现试验数据到工程寿命评估结果的直接转化，为evtol推进电驱系统的设计验证和适航认证提供可靠依据。

1.一种复合载荷模拟试验方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述载荷模拟桨进行弯矩-转速标定，得到弯矩-转速标定曲线，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取预先编制的复合载荷谱之前，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述初始复合载荷谱作为所述预先编制的复合载荷谱，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先编制的复合载荷谱包括目标弯矩指令和目标扭矩指令；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述耐久考核试验数据，对所述被测电驱总成进行疲劳寿命评估，得到所述被测电驱总成的疲劳寿命评估结果，包括：

7.一种复合载荷模拟试验台架，其特征在于，所述台架包括：

8.根据权利要求7所述的复合载荷模拟试验台架，其特征在于，所述载荷模拟桨的结构为单叶偏心配重型、双叶非对称质量分布型、多叶非对称翼型气动型、可变参数组合型中的至少一个。

9.根据权利要求7所述的复合载荷模拟试验台架，其特征在于，所述载荷模拟桨设置有可拆卸配重块安装槽，通过更换不同质量的配重块调节综合结构常数。

10.一种计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令被执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的一种复合载荷模拟试验方法。