直升机振动装置及直升机

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直升机振动装置及直升机
申请号	CN201810678105.0	申请日	2018-06-27	公开(公告)号	CN108809146B	公开(公告)日	2020-06-09
申请人	中国直升机设计研究所;			发明人	张树桢; 王国胜; 李五洲; 李明强; 黄斌根; 王文涛; 范学伟; 宋芹芹; 徐晴晴; 马小艳;
摘要	本发明属于直升机动力学技术领域，旨在解决现有的直升机振动控制系统功耗高并且作动器体积大的问题。为此，本发明提供了一种直升机舱内振动装置，该振动装置包括控制主路，该控制主路包括串联连接的能量采集部件、整流电路、储能装置、电源转换器以及作动部件，其中，储能装置用于储存能量采集部件与作动部件采集的能量并为作动部件的主动振动提供能量。
权利要求	1.一种直升机舱内振动装置，其特征在于，所述振动装置包括控制主路，所述控制主路包括串联连接的能量采集部件、整流电路、储能装置、电源转换器以及作动部件，其中，所述储能装置用于储存所述能量采集部件与所述作动部件采集的能量并为所述作动部件的主动振动提供能量；所述能量采集部件包括多个由压电材料制成的第一压电层，多个所述第一压电层紧密设置于所述直升机尾部基层结构的两侧；所述作动部件包括多个由压电材料制成的第二压电层，多个所述第二压电层间隔地设置于所述直升机的作动基层两侧；所述振动装置还包括控制支路，所述控制支路包括振动主动控制器以及与所述振动主动控制器连接的电源和加速度传感器；所述振动主动控制器与所述电源转换器连接。 2.一种直升机，其特征在于，所述直升机包括权利要求1所述的直升机舱内振动装置。
说明书全文	直升机振动装置及直升机技术领域 [0001] 本发明属于直升机动力学技术领域，特别涉及一种直升机振动装置及直升机。背景技术 [0002] 由于直升机本身的特性导致机体的振动水平较其他飞行器高，从而需要制定合理可靠的振动控制技术措施来降低机体的振动水平。直升机对重量控制要求高，同时能提供的电源功率有限，而现有的振动控制系统需要相当的电源功率支持，而且在作动器方面存在体积较大的空间需求。 [0003] 因此，本领域需要一种新的直升机舱内振动装置来解决上述问题。发明内容 [0004] 为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决振动控制系统功耗高并且作动器体积大的问题。为此，本发明提供了一种直升机舱内振动装置，所述振动装置包括控制主路，所述控制主路包括串联连接的能量采集部件、整流电路、储能装置、电源转换器以及作动部件，其中，所述储能装置用于储存所述能量采集部件与所述作动部件采集的能量并为所述作动部件的主动振动提供能量。 [0005] 在上述振动装置的优选技术方案中，所述振动装置还包括控制支路，所述控制支路包括振动主动控制器以及与所述振动主动控制器连接的电源和加速度传感器；所述振动主动控制器与所述电源转换器连接。 [0006] 在上述振动装置的优选技术方案中，所述能量采集部件包括多个由压电材料制成的第一压电层，多个所述第一压电层紧密设置于所述直升机尾部基层结构的两侧。 [0007] 在上述振动装置的优选技术方案中，所述作动部件包括多个由压电材料制成的第二压电层，多个所述第二压电层间隔地设置于所述直升机的作动基层两侧。 [0008] 在另一方面，本发明还提供一种直升机，所述直升机包括上述的直升机振动装置。 [0009] 本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过第一压电层和第二压电层的设置，能够在直升机上的振动能量回收的同时，对能量采集回收部位同样具有振动抑制的作用，而且，第二压电层的能量由储能装置提供，能够降低对直升机全机的能量损耗，并且，压电材料依靠能量回收损耗，能够起到结构附加阻尼耗能，降低振动水平的效果。 [0010] 另一方面，本发明还提供一种直升机，相比于改进前的直升机，本发明提供的直升机能够有效地控制机体的振动水平。附图说明 [0011] 图1是本发明实施例提供的振动装置的系统结构框图； [0012] 图2是本发明实施例提供的能量采集部件的结构示意图； [0013] 图3是本发明实施例提供的作动部件的结构示意图； [0014] 图4是本发明实施例提供的振动控制效果模拟图； [0015] 图5是本发明实施例提供的直升机的结构示意图。 [0016] 图中： [0017] 1、能量采集部件； 2、整流电路； [0018] 3、电源； 4、加速度传感器； [0019] 5、振动主动控制器； 6、作动部件； [0020] 7、电源转换器； 8、储能装置； [0021] 9、第一压电层； 10、基层结构； [0022] 11、作动基层； 12、第二压电层。具体实施方式 [0023] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。 [0024] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0025] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0026] 本发明的实施例提供了一种直升机振动装置，用于直升机振动控制系统中，采用本发明实施例提供的直升机振动装置能够有效地减少直升机振动控制系统的功耗。 [0027] 直升机的整体振动运动形态如同两端无约束的弹性梁，因此直升机前部机体和后部机体结构呈现典型的反对称弯曲振动结构，并且后部机体结构的振动显著高于前部机体，通过在后部机体结构安装压电能量回收装置，采集振动能量，并将该能量用于控制机体结构的振动水平，从而能够有效地减少直升机振动控制系统的功耗，进而较小对直升机的影响。 [0028] 参见图1、图2和图3，振动装置包括控制主路，控制主路包括串联连接的能量采集部件1、整流电路2、储能装置8、电源转换器7以及作动部件6。 [0029] 能量采集部件1安装于直升机上振动水平较高的部位，采集直升机振动产生的振动能量，优选的，能量采集部件1包括多个由压电材料制成的第一压电层9，由于直升机后部机体结构的振动水平较高，为高效地采集该部位的振动能量，多个第一压电层9紧密设置于直升机尾部基层结构10的两侧，第一压电层9将振动能量转换为交流电能。 [0030] 整流电路2将交流电转换为直流电，并传递给储能装置8储存能量，电源转换器7能够将储能装置8中的能量转换成电能并传递给作动部件6，以驱动作动部件6振动。 [0031] 作动部件6包括多个由压电材料制成的第二压电层12，多个第二压电层12间隔地设置于直升机的作动基层11两侧。在第二压电层12的两侧施加一定电压的条件下，第二压电层12会产生对应的输出力，从而作用于作动基层11，进而达到控制直升机机体关键部位振动的目的。 [0032] 本领域技术人员能够理解的是，第一压电层9和第二压电层12均能够将直升机振动产生的能量收集，并通过储能装置8储存起来，该能量能够用于驱动作动部件6来振动，以降低直升机振动系统的功耗。 [0033] 由于储能装置8储存的能量有限，因此，多个第二压电层12间隔地设置于直升机的作动基层11的两侧，从而能够降低能量的损耗。 [0034] 本发明实施例提供的振动装置还包括控制支路，该控制支路包括振动主动控制器5以及与振动主动控制器5连接的电源3和加速度传感器4，其中，振动主动控制器5与电源转换器7连接。 [0035] 需要说明的是，电源3给振动主动控制器5供电，振动主动控制器5对加速度传感器4检测的信号进行分析处理，从而控制电源转换器7将储能装置8中的能量驱动作动部件6动作，进而实现振动主动控制。 [0036] 本发明实施例提供的振动装置的振动控制效果如图4所示。 [0037] 在另一方面，本发明还提供了一种直升机，如图5所示，该直升机包括上述的直升机舱内振动装置，相比于改进前的直升机，本发明提供的直升机能够有效地控制机体的振动水平。 [0038] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。