一种用于直升机转子状态测量的新型非接触式传感器的研发一种用于直升机转子状态测量的新型非接触式传感器的研发摘要适用于旋翼航空器应用的创新测量系统旨在通过实时获取飞行中转子叶片的运动状态，实现发射噪声预测、监测，增强转子状态的反馈控制。该系统的研究开发从对适用技术的调查开始，经历了结构化的系统设计，实施以及测试。针对系统广泛的适用性，选择非接触式测试方案。在方案研发的初期，有三个最初的设计理念，这三个设计方案中均将系统安装在转子头部，基于二维激光换能器或基于视觉的传感器来指向叶片根部区域。经过全面实施以及实验室测试，选择最适合的立体视觉测量系统方案进行发展研究。经历了进一步的开发以及实验室测试，立体视觉测试系统日益成熟，最终完全集成在某原型直升机上进行地面测试以及飞行试验。本文详细介绍了这一过程的各个阶段。对各阶段的选择以及系统最终的测试精度进行说明。关键字:直升机叶片运动，拍打传感器，叶片角度测量，转子状态反馈，非接触感应。引言随着飞行员能力的提高以及旋翼直升机空中作业任务的不断加重，实时获取直升机桨叶转子运动状态信息具有越来越重要的意义。事实上，一方面，旋翼直升机很容易产生影响舒适度和飞行员工作负载的动态行为，而另一方面，它们的操作常常受到外部噪音允许水平的限制，这使得某些飞行任务在人口稠密的地区无法执行。通过测量飞行中的直升机桨叶转子运动状态信息，并对该信息进行处理，以便获得在桨叶转子(以及飞行器)动态估计中的重要参数，该参数在噪声估计，飞行器闭环控制，飞行器状态监控以及参数识别等多个领域中均具有应用价值。尽管有潜在的优势，但到目前为止，无论主桨还是尾桨，用于实时获取桨叶运动状态的设备均没能在直升机上永久安装。有时，旋翼航空器制造商开发新的旋翼直升机模型或版本，将实时获取桨叶运动状态的传感器作为飞行测试仪器的组成部分上机安装。这些传感器系统的安装实例在参考[1,2]中给出。前者的测试原理是基于加速度计传感器和用于检索叶片运动和载荷数据的观察算法的组合，而后者依赖于LVDT安装的杆的直接机械探测来实现测量。这些实验传感器及设备不同于机上的专用设备，它们集成度以及便携水平更低，当然，可靠性以及耐用性也不及专用的机上测试设备。本文综合地说明了一种结构化的方法来设计，实施和测试用于旋翼航空器应用的新的转子状态测量系统，被认为是当前和将来的生产直升机上潜在可集成的新型系统。最近在CleanSky合作项目的框架下进行了这项工作，其中新型传感器系统起着基础作用，从而能够建立一个创新的旋翼航空器噪声监测综合系统。MANOEUVRES项目CleanSky项目下的MANOEUVRES项目(利用已验证的转子状态对系统操纵噪声进行评估)旨在对低噪声冲击下的旋翼终端程序提出一种新的解决方案。在为期32个月的项目计划中，通过米兰政治大学和罗姆帝国大学以及Vicoter和Logic两家公司与FHD直升机司的紧密协作，尝试基于叶片运动发射噪声的估计来实现机载实时噪声监测的可行性创新研究。为此，驾驶舱内安装一种图形化的显示仪器PAI(飞行员听觉指示)，该仪器内有一套用于噪声等级估计的专门算法。该算法在一个预先收集好的SPL(声压级)稳态数据库内采用差值检索实现声学估计。该算法的输入为三个与噪声发射强度相关的实时参数:直升机的前进比、主要转子的推力系数以及主要转子的TPP攻角。这些参数的机载测试具有一定的难度。特别是推力系数以及TPP攻角通过在直升机航空电子设备中提取空速、高度等参数，通过直升机简化模型进行数据粗略估计。可是，当转子状态测量系统可以测量出叶片运动(特别是周期性的摇摆)时，即可以直接估计出TPP与叶片机身的角度。将它与估计的直升机机身迎角和侧滑角联合起来即可以得到TPP攻角。这具有一定的难度，特别是在生产直升机时，没有合适的传感器来进行飞机动力学角度测量。因此对于MANEUVERS项目，可以在应用中通过[6]描述的观察方法，利用测量到的转子状态合理计算推力系数以及TPP攻角。图1.MANEUVERS项目中噪声指数估计流程图图1描述了MANEUVERS项目中噪声监测的一般流程，项目工作包1中的参数与工作包2/3中传感系统...