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JPH0345765B2 - - Google Patents
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JPH0345765B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0345765B2
JPH0345765B2 JP58042488A JP4248883A JPH0345765B2 JP H0345765 B2 JPH0345765 B2 JP H0345765B2 JP 58042488 A JP58042488 A JP 58042488A JP 4248883 A JP4248883 A JP 4248883A JP H0345765 B2 JPH0345765 B2 JP H0345765B2
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JP
Japan
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blade
tip
helicopter
rotor
wing
Prior art date
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Application number
JP58042488A
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Japanese (ja)
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JPS58168909A (en
Inventor
Aian Moa Kurisutoofuaa
Aran Kuryauootaa Uorutaa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAIKURO KONTOROORU TEKUNOROJII Ltd
Original Assignee
MAIKURO KONTOROORU TEKUNOROJII Ltd
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Publication date
Application filed by MAIKURO KONTOROORU TEKUNOROJII Ltd filed Critical MAIKURO KONTOROORU TEKUNOROJII Ltd
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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転物体の一部の変形を検出する方
法に関し、特にヘリコプタのロータの不平衡度を
検出するのを応用するために開発されたものであ
るが、勿論本発明の方法はその他の回転体への応
用も存在する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for detecting deformation of a part of a rotating object, and was developed particularly for application to detecting the degree of unbalance of a rotor of a helicopter. The method of the present invention can also be applied to other rotating bodies.

本法をヘリコプタロータ翼の検出に応用する場
合、試験の結果から計算された結果を非常に容易
に理解される方法で表示されると便利なので、本
発明の別の特徴は計算された情報を表示する方法
に関する。
Another feature of the invention is that when the method is applied to the detection of helicopter rotor blades, it is convenient to display the results calculated from the test results in a very easily understood way. Concerning how to display.

本発明によれば、回転物体の一部の変形を検出
する方法において、送信輻射ビームがこれらが回
転する時順次前記の一部に向けられ、これらから
反射後受信された輻射はその距離を決定するのに
使用される。
According to the invention, in a method for detecting the deformation of parts of rotating objects, a transmitted radiation beam is directed to said parts sequentially as they rotate, and the radiation received after reflection from these determines the distance thereof. used to.

ヘリコプタロータは、その回転中心に対して質
量に関してまた各翼からの揚力の均等度に関し
て、これが主浮上ロータであると尾部ロータであ
るとに拘わらず平衡しているべきである。平衡し
たロータとは、翼が回転軸のまわりに等角度で保
持され、ロータの先端が相互に同一水平面内で回
転して各速度範囲で等しい揚力を発生するもので
ある。この平面は各飛行速力で相違するであろう
が、重要なことは与えられた速力ですべての先端
が同一平面内で回転し等しい揚力を発生すること
である。各翼が違つた速力において他の翼に対し
てどの程度変形するかは知られており、過去にお
いてこの種の変形は肉眼で、或いは経験的に測定
されており、その結果は信頼性に欠けるのみでな
く評価に相当の時間を要していた。
A helicopter rotor should be balanced with respect to its center of rotation with respect to its mass and with respect to the equality of lift from each wing, whether it is a main lift rotor or a tail rotor. A balanced rotor is one in which the blades are held at equal angles about the axis of rotation and the rotor tips rotate in the same horizontal plane relative to each other to produce equal lift in each speed range. Although this plane will be different at each flight speed, the important thing is that at a given speed all tips rotate in the same plane and produce equal lift. It is known how much each wing deforms relative to the other at different speeds, and in the past this type of deformation has been measured visually or empirically, and the results are unreliable. Not only that, but the evaluation also took a considerable amount of time.

送受信機からの各ロータ翼の先端までの距離を
例えば当該翼の先端部の回転軌跡における特定点
で測定する本発明は、驚くべき正確な結果を生じ
ることを示したが、この結果は受信信号を計算器
に入力後ごく短時間で計算器から得られるもので
ある。
It has been shown that the present invention, which measures the distance from a transmitter/receiver to the tip of each rotor blade, for example at a particular point in the rotational trajectory of that blade tip, yields surprisingly accurate results, but this result does not depend on the received signal. is obtained from the calculator in a very short time after inputting it into the calculator.

好ましい形式の送受信機は、相互間でわずかに
違う周波数を送信する、ごく近接した2送受信器
を有し、反射信号の位相差が反射した面の距離の
尺度となる2重ドツプラレーダ方式である。周波
数変調搬送波パルスを使用する単一パルス形送受
信機を使うこともできる。この様な各方式におい
ては、送受信機から翼の先端までの距離の表示を
生じ得るので、送受信機を適当な位置におくと、
測定した距離は平均平面からの翼の変形の尺度と
して使用し得る。送受信機は一般にこの平面から
通常30度程度、相当に離しておくべきである。受
信輻射の検出時刻を周期的な基準パルスと関係付
けることによつて、回転軸の周りの水平面内での
翼の任意の角度的変形もまた決定することができ
る。
A preferred type of transceiver is a dual Doppler radar system, with two transceivers in close proximity transmitting slightly different frequencies between each other, and the phase difference of the reflected signals being a measure of the distance of the reflected surface. Single-pulse transceivers using frequency modulated carrier pulses may also be used. Each of these methods can produce an indication of the distance from the transceiver to the tip of the wing, so if the transceiver is placed in an appropriate position,
The measured distance can be used as a measure of the wing's deformation from the mean plane. Transmitters and receivers should generally be kept at a considerable distance from this plane, usually around 30 degrees. By relating the detection time of the received radiation to the periodic reference pulse, any angular deformation of the wing in the horizontal plane about the axis of rotation can also be determined.

別の方法においては送信機はレーザその他の輻
射平行ビームでよく、この場合反射ビームは各ロ
ータ翼の変形に応じて変移し、例えば反射ビーム
が受信器列に向うとすると、受信器列中の反射ビ
ームを受信する特定の受信器が変形量に伴つて変
化しこの変形を示す信号を送出する。この種の方
式は、通常回転軸を中心とする相互運動が視野内
に無い尾部ロータの場合に特別の価値を有する。
Alternatively, the transmitter may be a collimated beam of laser or other radiation, in which case the reflected beam shifts according to the deformation of each rotor blade, e.g. A particular receiver receiving the reflected beam changes with the amount of deformation and emits a signal indicative of this deformation. This kind of approach has particular value in the case of tail rotors, where there is usually no mutual movement about the axis of rotation within the field of view.

受信した情報を適当にプログラムした計算器に
入力することによつて、試験を行つたのち非常な
短時間で測定した変形量が得られ、事実、主ロー
タ翼先端の変形を測定するためヘリコプタ上に塔
載された送受信機、尾部ロータ翼の変形の測定用
に尾部ブームに塔載したレーザビーム送受信機お
よび両方式からの信号を受信する機室内の計算器
を有すること、および飛行中に得られる各飛行速
力で行われた試験の完成結果を得ることが実際に
可能である。その場合、後述するように(第6図
参照)各翼の先端部までの距離がそれぞれ計測さ
れるので、試験後ヘリコプタが着地すると整備員
は直ちに翼取付に関する必要な調整を行うことが
できる。本発明はこの種の装置とこれを使用する
方法を含むものである。
By inputting the received information into a suitably programmed calculator, the measured deformations can be obtained in a very short time after the test and, in fact, can be carried out on the helicopter to measure the deformations of the main rotor blade tips. a laser beam transceiver mounted on the tail boom for measuring the deformation of the tail rotor wing, and a calculator in the cabin to receive signals from both systems; It is indeed possible to obtain complete results of tests carried out at each flight speed. In that case, as will be described later (see FIG. 6), the distance to the tip of each wing is measured, so that maintenance personnel can immediately make necessary adjustments regarding wing attachment once the helicopter lands after the test. The present invention includes a device of this type and a method of using the same.

関連する発明は、上述の方法で得られた結果を
表示する方法であるが、この場合、本法は多翼ヘ
リコプタロータの個々の翼の変形に応用されるも
ので、この関連発明によれば1翼または各翼に対
して回転サイクル中の変形が1種または各種の飛
行速力に対してグラフ表示される。特に、特定の
速力の場合の全部の翼の平均変形位置を決定する
ことができ、表示はこの平均変形にグラフ的に関
連させ得る。
A related invention is a method for displaying the results obtained by the above-mentioned method, but in this case the method is applied to the deformation of individual wings of a multi-blade helicopter rotor, and according to this related invention, The deformation of the wing or wings during a rotation cycle is graphically displayed for one or more flight speeds. In particular, the average deformation position of all wings for a particular speed can be determined and the display can be graphically related to this average deformation.

その他の可能性としては、所定の飛行速力に対
する平均変形に関して回転平面に直角な、および
相互間の角度的な方向的な全部の翼の変形を示す
ことである。
Another possibility is to represent the deformation of the entire wing in the direction perpendicular to the plane of rotation and angularly between each other in terms of the average deformation for a given flight speed.

各種の速力のそれぞれにおける翼の変形を列状
に示す各翼に対する曲線を示す傾向図を表示する
こともでき、また、この種の表示に対して、表示
に沿つてそれぞれ離隔した全部の翼に対して曲線
を作ることも、一つの翼に対して曲線を表示する
ことも可能である。
It is also possible to display a trend diagram showing curves for each wing showing the wing deformation in rows at each of the various speeds; It is also possible to create a curve for each wing, or to display a curve for one wing.

回転毎のマーカーに対する所定の点を通過する
個々のロータ翼の通過の時間的不規則性を検出す
ることによつて不良翼内ダンパを検出し見わける
ことにより、その結果を操縦者に表示することが
可能である。従来、これはどの程度の確実度にお
いても可能ではなかつた。
Detecting and identifying defective intra-wing dampers by detecting temporal irregularities in the passage of individual rotor blades past predetermined points relative to revolution-by-rotation markers, and displaying the results to the operator. Is possible. Traditionally, this has not been possible with any degree of certainty.

本発明は各種の方法で実施し得ようが、例示と
して1実施例を添付図面を参照して説明する。
While the invention may be carried out in various ways, one embodiment will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

ヘリコプタのロータは製造した時もその後も、
ロータ翼が平面図で見た場合等角度間隔で隔てら
れ、またロータ翼端がすべて回転軸にほぼ垂直な
同一平面内で動く様に常に平衡していることが要
求される。この平衡を得るために翼の取付を調整
する方法は各翼の不平衡度が判明しておれば完全
に明らかとなるが、現在まで個々の翼の不平衡量
を正確に検出する満足すべき方法は発見されてい
ない。
Helicopter rotors, both when they were manufactured and afterwards.
It is required that the rotor blades be equally angularly spaced when viewed in plan and that the rotor blade tips are always balanced so that they all move in the same plane substantially perpendicular to the axis of rotation. How to adjust the wing mounting to achieve this balance would be completely clear if the degree of unbalance of each blade was known, but to date there is no satisfactory method of accurately detecting the amount of unbalance of an individual blade. has not been discovered.

本発明によれば、2重ドツプラ送受信機が11
で示す様に機室の一側に扉12のすぐ下にその送
信中心軸が約35度の角で上方に傾斜してロータが
回転するとロータ翼13の先端で遮断される様に
取付けられている。第2図は、送信機14の中心
軸が、好ましい配置法においては、上方に向けて
傾斜しているのみならず内側に向かつても傾斜し
ていることを示すが、略式平面図である第4図に
よると、送信機の中心軸を中心とする錘形15が
上向きの角度を有すると共にヘリコプタの機首−
尾端軸と角度を作つて方向ぎめされていることを
示す。回転翼の先端がドツプラ受信器に反射信号
を与え得る限り、正確な位置は問題ではない。そ
の他の可能な配列を第4図に11′で示す。ロー
タ翼の先端は良好な反射信号を得るためにこれに
固着された小金属反射面を有する。
According to the invention, the dual Doppler transceiver has 11
As shown in , it is installed on one side of the cabin, just below the door 12, so that its transmission center axis is tilted upward at an angle of about 35 degrees, and when the rotor rotates, it is blocked by the tip of the rotor blade 13. There is. FIG. 2, which is a schematic plan view, shows that the central axis of the transmitter 14 is sloped upwardly as well as inwardly in the preferred arrangement. According to Fig. 4, the cone 15 centered on the central axis of the transmitter has an upward angle, and the nose of the helicopter -
Indicates that it is oriented at an angle with the tail axis. The exact location does not matter as long as the tip of the rotor can provide a reflected signal to the Doppler receiver. Other possible arrangements are shown at 11' in FIG. The tip of the rotor blade has a small metal reflective surface fixed to it to obtain a good reflected signal.

第1図はロータが回転していない時、ロータ翼
13がたれ下つている状態を示すが、ロータが回
転を始めると、翼は持上つて外側に水平に伸びる
傾向を示し、ヘリコプタを浮上させ始めると第5
図に16で略示する様に上向円錐状になる。
Figure 1 shows the rotor blades 13 hanging down when the rotor is not rotating, but when the rotor starts rotating, the blades tend to lift and extend outward horizontally, raising the helicopter. 5th start
It has an upwardly conical shape as shown schematically at 16 in the figure.

第5図はロータ軸を含む垂直面内の略図であ
り、送受信機11を有する。ロータが停止状態の
ときおよびこれが最大揚力を出している時にそれ
ぞれ翼がその面内で取る極限位置を「S」および
「L」で示すが、第5図はハブ17を通る水平面
以下にある送受信器の移動のため「S」と「L」
との間の翼端の移動が送受信器から翼端への距離
(RS)または(RL)に相当な差異が生じる様子を
示す。
FIG. 5 is a schematic diagram in a vertical plane containing the rotor axis and the transceiver 11. FIG. The extreme positions that the wing assumes in its plane when the rotor is at rest and when it is producing maximum lift are indicated by "S" and "L"respectively; FIG. "S" and "L" for moving the container
The movement of the wing tip between the transmitter and the receiver results in a significant difference in the distance (R S ) or (R L ) from the transmitter/receiver to the wing tip.

送受信器は「イントロダクシヨン トウ レー
ダ システムズ」(Introduction to Radar
Systems)第106頁にスコルニク(Skolnik)が記
載している種類の多周波数搬送波レーダ方式を使
用しているが、これによれば第3図に18および
19で示す2送受信機が連続的に周波数(1)お
よび(2)の電波を送信する。翼端から受信器へ
の反射信号は(1+d1)および(2+d2)であ
るが、d1およびd2は送受信器に向つての翼端の
速度成分から誘導されるドツプラ周波数成分であ
る。反射信号間の位相差は送受信機からの翼端の
距離の直接の尺度であり、従つて軌跡外状態のほ
ぼ直接な尺度となる。各翼端は各受信器に反射信
号を与えるのでロータ回転毎に3対の反射信号が
あること、第6図に22で一般的に示す通りであ
る。従つて、ロータの回転と同期した基準パルス
21と反射信号22との位相差により、入力して
きた反射信号22がどの翼端からの反射信号であ
るかを把握することができる。
The transmitter/receiver is from "Introduction to Radar Systems".
The system uses a multi-frequency carrier radar system of the type described by Skolnik on page 106, in which the two transmitters and receivers shown at 18 and 19 in FIG. Transmit radio waves ( 1 ) and ( 2 ). The reflected signals from the wing tip to the receiver are ( 1 + d 1 ) and ( 2 + d 2 ), where d 1 and d 2 are Doppler frequency components derived from the velocity components of the wing tip toward the transmitter and receiver. be. The phase difference between the reflected signals is a direct measure of the distance of the wingtip from the transmitter and receiver, and thus is a nearly direct measure of off-track conditions. Each wing tip provides a reflected signal to each receiver so that there are three pairs of reflected signals for each rotor rotation, as indicated generally at 22 in FIG. Therefore, from the phase difference between the reference pulse 21 synchronized with the rotation of the rotor and the reflected signal 22, it is possible to determine which wing tip the input reflected signal 22 is from.

今、周波数(1)と(2)の差が(1)に比較
して非常に小さいとすると、(d1),(d2)は周
波数12に比べて非常に小さく、(d1)と
(d2)とはほぼ等しい値になるのでこれを等しい
ものとすると、送受信機と翼先端と距離Rは次式
により求められる。
Now, assuming that the difference between frequencies ( 1 ) and ( 2 ) is very small compared to ( 1 ), (d 1 ) and (d 2 ) are very small compared to frequencies 1 and 2 , and (d 1 ) and (d 2 ) are approximately equal, so assuming that they are equal, the distance R between the transmitter/receiver and the wing tip can be determined by the following equation.

R=c・t/4π・T …(1) ここで、cは電波の伝搬速度、tは第6図に示
すように反射信号ra、rb間の位相差であり、Tは
2つの搬送周波数の周波数差(=2−1)であ
る。周波数差T(=2−1)はそれぞれの搬送周
波数を設定すれば一定値となるが、その値が小さ
い程位相差tに対する測定感度を上げることがで
きる。そして、反射信号の位相差tを用いて演算
しているので、翼の速度が変化してもそれに依存
せずに微細な変位を精度良く計測することができ
る。
R=c・t/4π・T...(1) Here, c is the propagation speed of the radio wave, t is the phase difference between the reflected signals ra and rb as shown in Figure 6, and T is the two carrier frequencies. is the frequency difference (=2-1). The frequency difference T (=2-1) becomes a constant value if each carrier frequency is set, but the smaller the value, the higher the measurement sensitivity to the phase difference t can be. Since the calculation is performed using the phase difference t of the reflected signals, even if the speed of the blade changes, minute displacements can be measured with high accuracy without depending on the change.

なお、通常のドツプラレーダ方式においては距
離Rは次の式により求められる。
Note that in the normal Doppler radar system, the distance R is determined by the following formula.

R=c・t/4π・ …(2) ここで、は搬送周波数である。(1)式と(2)式と
を比較すれば明らかなように、(1)式においては(2)
式の搬送周波数が周波数差Tに置き換られてお
り、従つて、(1)式による計測方法がいかに微細な
変位を計測できるかが分かる。
R=c・t/4π・...(2) Here, is the carrier frequency. As is clear from comparing equations (1) and (2), in equation (1), (2)
The carrier frequency in the equation is replaced by the frequency difference T, and it can therefore be seen how the measurement method using equation (1) can measure minute displacements.

回転中の翼端の送受信器11からの距離のこの
測定法は、驚異的に正確であることが判明し、受
信信号の解析から、送受信機からの錘体15が遭
遇する回転位置での全ロータ翼端の平均回転面か
らの各翼端の上または下への変移量を非常に正確
に知ることができる。
This method of measuring the distance of a rotating wing tip from the transceiver 11 has been found to be surprisingly accurate, and analysis of the received signals has shown that the total rotational position encountered by the weight 15 from the transceiver is The amount of upward or downward displacement of each blade tip from the mean plane of rotation of the rotor blade tip can be known with great precision.

更に、第6図を精査すると、解析によつて各翼
が水平に等角度間隔で位置しているが、或いは1
つの翼とこれに先行する翼の間の間隔が、その翼
と後続する翼との間の間隔より多いか少いかが明
白になる様に輻射の反射バーストの中心が基準繰
返しパルス21と関連付け得ることを示してい
る。
Furthermore, upon closer examination of Figure 6, the analysis shows that each blade is located horizontally at equal angular intervals;
that the center of the reflected burst of radiation can be associated with the reference repetition pulse 21 in such a way that it becomes clear whether the spacing between one wing and the wing that precedes it is greater or less than the spacing between that wing and the wing that follows it; It shows.

いつたんこの情報が得られれば、任意の軌跡外
状態あるいは前進後退エラーを補正するために翼
の取付を如何に調節すべきかは充分に明確とな
る。
Once this information is available, it will be abundantly clear how the wing attachment should be adjusted to correct for any off-trajectory conditions or forward/backward errors.

翼の作用は各種のロータ速力ないし飛行速力に
おいて相当に変化するので、ロータが着地状態で
回転するとき、およびヘリコプタが浮揚ないし各
種の速度で飛行中に行つた試験結果を記録するた
めに、本発明はヘリコプタ上に電子記録及計算装
置を乗せることを企図している。
Since the action of the wing varies considerably at various rotor speeds or flight speeds, this book is used to record the results of tests performed when the rotor is rotating in a grounded condition and while the helicopter is in the air or in flight at various speeds. The invention contemplates carrying electronic recording and computing equipment onboard a helicopter.

記録装置中の計算機は容易に読取可能の要領で
情報を表示する様にプログラムすることができ
る。
The calculator in the recording device can be programmed to display information in an easily readable manner.

例えば、第7図はそれぞれ100ノツト、120ノツ
トおよび140ノツトの速力における特殊な4翼形
ヘリコプタに対してのVDU表示を示す。24で
示す水平な直線はロータ翼端が送信錘体を横切る
ロータ翼端の平均高さとして計算されたもので、
各翼端の高さはこの平均値に対して表示されてい
る。縦坐標は25で示す様にインチで目盛つてあ
り4個の翼の番号を25で示している。120ノツ
ト時の表示はこの速力では第2翼が高いことを示
し、一方100ノツトではこれが低くなつている。
なお、このように翼の速度が異なつても微細な変
異を精度よく計測できることが確認できている。
第7図の表示ではすべての翼が角度的に正確に位
置しているが、第8図に示す60ノツトでの別の表
示では、第2翼は角度的に正確に位置してはいる
が第1および第4翼はその正規角位置から進んで
おり、一方第3翼は遅れていることが見られる。
この表示を見た整備員は翼の取付に適切な調整を
容易に行うことができる。
For example, FIG. 7 shows the VDU display for a special four-wing helicopter at speeds of 100 knots, 120 knots, and 140 knots, respectively. The horizontal line indicated by 24 is calculated as the average height of the rotor wing tip where the rotor wing tip crosses the transmitting weight.
The height of each wing tip is shown relative to this average value. The vertical markings are graduated in inches as shown at 25, and 25 indicates the number of the four wings. The display at 120 knots shows that the second wing is high at this speed, while at 100 knots it is low.
Furthermore, it has been confirmed that minute variations can be measured with high accuracy even when the speed of the blade differs.
In the representation in Figure 7, all wings are angularly precisely located, but in the alternative representation at 60 knots shown in Figure 8, the second wing is angularly precisely located, but It can be seen that the first and fourth wings are leading from their normal angular positions, while the third wing is lagging behind.
Maintenance personnel who see this display can easily make appropriate adjustments to the wing installation.

計算機はまた、4本全部の翼の各種速力での結
果を集めて第9図に示す総合表示としてこれらを
表示する様にプログラムすることもできる。4本
の翼のそれぞれに対して試験速力のそれぞれに対
する読取を各種直線に沿つて、線上にあるか線の
一側または他側にあるかを翼端が対応する試験中
に平均レベルにあるかこのレベルの上または下に
あるかに応じて表示する。例えば第9図は第1翼
が浮揚時低位置にあるが、飛行速力が120ないし
140ノツトの範囲で確実に平均レベルのすぐ下に
なるまで、速力が増加するのに伴つて平均レベル
に向つて上昇してゆくことを示す。
The computer can also be programmed to collect the results for all four wings at various speeds and display them as a composite display as shown in FIG. Take readings for each of the test speeds for each of the four wings along various straight lines, whether on the line or on one side or the other of the line, and whether the wing tip is at the average level during the corresponding test. Display depending on whether it is above or below this level. For example, in Figure 9, the first wing is in a low position when levitating, but if the flight speed is 120 or
It shows an increase towards the average level as speed increases until it is reliably just below the average level in the range of 140 knots.

第10図は特定の翼(この場合第4翼である
が)の第9図に対応する表示であるが、ただ1つ
の翼に対する「傾向」曲線を示しているので、2
8に示す様に縦軸を変形のインチ数で目盛ること
が可能である。
Figure 10 is a representation corresponding to Figure 9 for a particular wing (in this case wing 4), but since it shows the "trend" curve for only one wing, the 2
8, it is possible to scale the vertical axis in inches of deformation.

試験中にロータは多数の回転があるので、各回
転毎の読取が記録、蓄積されて、平均読取が集め
られる。
As the rotor makes many revolutions during the test, the readings from each revolution are recorded and accumulated, and an average reading is compiled.

各種のヘリコプタ設計の数々に対して回転物体
の複合特徴を明らかにしてそのヘリコプタ設計の
特徴を得るために試験を行うことが可能である。
即ち、或るヘリコプタ設計に対する特定の対空気
速力での固有の特徴的振動の表示は第11図に示
す様なものである。この特性は記録し、特定のヘ
リコプタで行つた測定の表示に先立つて計算機に
入力することもでき、次いでその特定のヘリコプ
タで実際に測定した振動を第12図に示す様に表
示することもできる。例えば28の様に囲みプロ
グラミングを行うことによつて各部品の計算上の
振動最大許容振幅を示して測定特性を見ている使
用者に直ちにこの様に明示されている或いは明示
されていないロータその他の部品が満足すべきで
あるか否かを直ちに判断可能とすることも可能で
ある。例えば29での振動尖頭値は囲み28の上
迄伸びており、これは受入不可であるが、一方尖
頭値31はその囲み28以上には伸びていず、主
ロータ翼に対する振動振幅が受入可能レベルにあ
ることを示している。
It is possible to perform tests on a number of different helicopter designs to reveal the complex characteristics of the rotating object and to obtain the characteristics of the helicopter design.
That is, a representation of the unique characteristic vibrations at a particular airspeed for a given helicopter design is as shown in FIG. This characteristic can be recorded and entered into a computer prior to displaying the measurements made on a particular helicopter, and then the actual measured vibrations on that particular helicopter can be displayed as shown in Figure 12. . For example, by programming the box as shown in 28, the calculated maximum permissible vibration amplitude of each part is indicated, and the user who is looking at the measurement characteristics is immediately informed of the rotor, etc., which may or may not be clearly indicated in this way. It is also possible to immediately determine whether or not the parts are satisfactory. For example, the vibration peak value at 29 extends above box 28, which is unacceptable, while the peak value 31 does not extend above box 28, and the vibration amplitude for the main rotor blade is unacceptable. It shows that it is at a possible level.

ヘリコプタの尾部ロータの平衡を得ることを可
能にするために、1種またはそれ以上の飛行速力
で試験を行つた翼端の回転平均面に対する各翼の
変形を測定することが必要である。第13図に、
2本の翼111を有するものとしてロータを示し
ているが、殆んどのヘリコプター尾部ロータに共
通して、翼は回転軸112の周りの移動自由度は
ないので、ロータの生じ得る軌跡外れは尾部ブー
ム113への或いはこれからはなれる翼端の変形
としてのみ表示し得る。
In order to be able to obtain a balance of the tail rotor of a helicopter, it is necessary to measure the deformation of each wing relative to the rotational mean plane of the wing tips tested at one or more flight speeds. In Figure 13,
Although the rotor is shown as having two wings 111, in common with most helicopter tail rotors, the wings do not have a degree of freedom of movement about the axis of rotation 112, so any possible deviations from the rotor's trajectory are caused by the tail rotor. It can only be displayed as a deformation of the wing tip to or from the boom 113.

本発明によればロータの回転中の翼端変形はレ
ーザビームと惑光ダイオード列によつて測定され
る。これらはブームの上に取付けられたライトボ
ツクス114中に収納されており、レーザダイオ
ード116からのレーザビーム115は翼の回転
につれて第14図に117で略示する様に翼で遮
断される。各翼111はその端部近くに反射スト
リツプ118を有するが、これは貼付アルミニウ
ム箔でも、例えば反射性ガラスビーズのある領域
でもよい。領域118から反射された光はライト
ボツクス内に取付けられた惑光ダイオード列11
9の1つに入射するが、このダイオード列は2本
の矢印121で定まる範囲内に延在している。
According to the invention, the blade tip deformation during rotation of the rotor is measured by a laser beam and an array of photodiodes. These are housed in a light box 114 mounted on the boom, and a laser beam 115 from a laser diode 116 is intercepted by the wing as the wing rotates, as shown schematically at 117 in FIG. Each wing 111 has a reflective strip 118 near its end, which may be a pasted aluminum foil or, for example, an area with reflective glass beads. The light reflected from the area 118 is transmitted to a light diode array 11 mounted within the light box.
9, this diode array extends within the range defined by the two arrows 121.

非変形ロータ翼111、即ち正常な理論的平面
内にあるものを第14図に実線で示しているが、
反射レーザビーム122がダイオード列の中心に
ある惑光ダイオードに入射していることが見られ
得る。
The undeformed rotor blades 111, ie those in the normal theoretical plane, are shown in solid lines in FIG.
It can be seen that the reflected laser beam 122 is incident on the light scattering diode in the center of the diode array.

一方において、翼がブーム113の方に距離
「d」丈け変形して111′で鎖線で示す様になつ
たとすると、反射レーザビーム123はダイオー
ド列119の一端に近い惑光ダイオードに受光さ
れよう。これは単に反射点124が非変形翼11
1に対する反射点125よりもライトボツクスの
近くにあること、或いは変形「d」がハブ軸11
2を中心とする角度的変形で、そのため反射面1
18の平面が非変形翼の平面に対して角度を有す
るためでもあり得る。
On the other hand, if the wing were to be deflected a distance "d" toward the boom 113 as shown by the dashed line at 111', the reflected laser beam 123 would be received by a photodiode near one end of the diode array 119. . This simply means that the reflection point 124 is the undeformed wing 11.
1, or the deformation "d" is closer to the light box than the reflection point 125 for hub axle 11.
An angular deformation centered on 2, so the reflective surface 1
It may also be because the plane of 18 has an angle to the plane of the undeformed wing.

第14図の実施例において、若干の数値列を示
す。ロータ翼端はハブ軸112から半径185cmの
所にあり、非変形翼面はライトボツクス114の
表面から300cmの距離にあり、ブーム113の側
面からおそらく10cmの所にある。経験されるであ
ろう変形量はまず3ないし4cm以上ではないが、
光学装置の配列は、反射ビーム122または12
3を受光するダイオード列119中の特定の惑光
ダイオードが翼の変形量の正確な表示を生じ得る
様な要領であるべきである。
In the example of FIG. 14, some numerical sequences are shown. The rotor tip is at a radius of 185 cm from the hub axis 112, and the undeformed wing surface is 300 cm from the surface of the light box 114 and perhaps 10 cm from the side of the boom 113. The amount of deformation that will be experienced is unlikely to be more than 3 or 4 cm, but
The array of optical devices is arranged so that the reflected beam 122 or 12
3 should be such that a particular diode in diode array 119 receiving light can produce an accurate indication of the amount of wing deformation.

各ロータの回転を定めるための基準信号として
作用するために信号をロータ上の黒色被覆その他
の反射面からの反射で得ることができ、従つて惑
光ダイオードからの出力をそれらの基準信号に相
関させ得、信号を生じる翼の同定を行い得る。
Signals can be obtained by reflection from black coatings or other reflective surfaces on the rotors to act as reference signals for determining the rotation of each rotor, thus correlating the outputs from the photodiodes to those reference signals. identification of the wing producing the signal.

加速度計127をハブ軸受に取付け、それから
の出力を回転基本周波数以上および以下の成分を
除去のため波したのち、黒色被覆その他の基準
面からの周期性パルス信号に相関させ得る基本正
弦波を作るのに使用し得、次いで正弦波頂点と黒
色被覆信号間の位相角のチエツクによつて公知の
方法で尾部ロータの動的不平衡度の表示を作り得
る。
An accelerometer 127 is attached to the hub bearing and the output thereof is waved to remove components above and below the rotational fundamental frequency, creating a fundamental sine wave that can be correlated to the periodic pulse signal from the black coating or other reference surface. can be used to determine the dynamic imbalance of the tail rotor and then produce an indication of the dynamic imbalance of the tail rotor in a known manner by checking the phase angle between the sinusoidal peak and the black coating signal.

尾部ロータの不平衡度を測定するこの装置は、
第1図ないし第6図の主題である装置と組合わせ
て使用して主ヘリコプタロータの不平衡の測定お
よび結果を観察可能に表示するのに使用し得る。
上述した計算機は従つてライトボツクス114お
よび加速度計127から入力を受取り得る。
This device measures the degree of unbalance of the tail rotor.
It may be used in conjunction with the apparatus that is the subject of FIGS. 1-6 to measure main helicopter rotor imbalance and visually display the results.
The calculator described above may therefore receive input from lightbox 114 and accelerometer 127.

本発明はロータ上の翼端の変形の測定に応用さ
れるものとして説明してきたが、任意の回転物体
の各点の変形の測定に応用可能のことは云うまで
もない。例えば信号はプロペラ、フアン或いは回
転中のタービン回転子から受取り得、また、旋転
して臨界速力変形をしている回転シヤフトにそつ
た位置からも得ることが可能とされる。
Although the present invention has been described as being applied to measuring the deformation of a blade tip on a rotor, it goes without saying that it can be applied to measuring the deformation of each point on any rotating object. For example, the signal may be received from a propeller, fan, or rotating turbine rotor, or from a location along a rotating shaft that is rotating and undergoing critical speed deformations.

再言すると、本発明は、反射を生じる部品の距
離を示す位相差信号を得る二重ドツプラ法を使用
するものとして第3図および第6図について説明
してきたが、各パルス中で周波数がパルスの初ま
りから終りにかけて変調され、振幅も同様変調さ
れているパルス化周波数変調搬送波信号を使用す
ることも可能であろう。反射パルスからパルスの
初めおよび終りで選定された信号を使用すること
により、同様に距離を定め得る。
To restate, although the invention has been described with respect to FIGS. 3 and 6 as using a dual Doppler method to obtain a phase difference signal indicative of the distance of the component producing the reflection, the frequency within each pulse is It would also be possible to use a pulsed frequency modulated carrier signal which is modulated from beginning to end and whose amplitude is likewise modulated. The distance can be similarly determined by using signals selected from the reflected pulse at the beginning and end of the pulse.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による軌跡及び不平衡検出器を
取付けたヘリコプタの側面図、第2図は第1図に
対応する平面図、第3図、第4図および第5図は
軌跡および不平衡検出器の動作の説明に有用な
図、第6図は本方式に使用された信号特性、第7
図ないし第12図は試験によつて決定された軌跡
及び不平衡情報の各種の表示、第13図は尾部ロ
ータを示すヘリコプタの尾部の立面図、また、第
14図は第13図の矢印の方向から見た図であ
る。 11…送受信機、12…ヘリコプタ扉、13,
111…ヘリコプタロータ、翼、14…送信輻射
ビーム、18,19…2重送受信機、113…尾
部ブーム、114…ライトボツクス、115…レ
ーザビーム、116…レーザダイオード、118
…ビーム反射部分、(反射ストリツプ)、119…
検出器列、ダイオード列、122,123…レー
ザ光反射ビーム、127…加速度計。
FIG. 1 is a side view of a helicopter equipped with a trajectory and unbalance detector according to the present invention, FIG. 2 is a plan view corresponding to FIG. 1, and FIGS. 3, 4, and 5 are trajectory and unbalance detectors. Diagrams useful for explaining the operation of the detector; Fig. 6 shows the signal characteristics used in this method; Fig. 7 shows the signal characteristics used in this method;
Figures 1 to 12 are various displays of the trajectory and unbalance information determined by the test, Figure 13 is an elevation view of the tail of the helicopter showing the tail rotor, and Figure 14 is the arrow in Figure 13. FIG. 11...transmitter/receiver, 12...helicopter door, 13,
111... Helicopter rotor, wing, 14... Transmission radiation beam, 18, 19... Dual transceiver, 113... Tail boom, 114... Light box, 115... Laser beam, 116... Laser diode, 118
...Beam reflection part, (reflection strip), 119...
Detector row, diode row, 122, 123... Laser light reflected beam, 127... Accelerometer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ヘリコプターのロータのブレードの先端部が
飛行中に回転しているとき、ヘリコプター本体に
取り付けられた送信器によりその先端部に向けて
電磁波ビームを放射する工程と、 ヘリコプター本体に取り付けられた受信器によ
り、その回転しているブレードの先端部から前記
電磁波ビームの反射波を受信する工程と、 前記反射波を入力し、少なくともその反射波信
号に基づいて回転中の各ブレードの先端部の位置
を演算する工程と、 演算されたブレードの先端部の位置を表示する
工程と を有することを特徴とする回転体を測定する方
法。 2 反射波信号はブレードの先端の位置を演算す
るためにコンピユータに入力される特許請求の範
囲第1項記載の回転体を測定する方法。 3 全てのブレードの変形を表示する表示形式、
又は異なつた速度における少なくとも1つのブレ
ードの変形を表示する表示形式により、測定が実
施されている間、その解析結果がヘリコプター内
で可視的に表示される特許請求の範囲第1項又は
第2項記載の回転体を測定する方法。 4 ヘリコプター本体に取り付けられ、ヘリコプ
ターのロータのブレードの先端部が飛行中に回転
しているとき、その先端部に向けて電磁波ビーム
を放射する送信器と、 ヘリコプター本体に取り付けられ、その回転し
ているブレードの先端部から、前記電磁波ビーム
の反射波を受信する受信器と、 前記反射波を入力し、その反射波信号及び送信
器の放射信号に基づいて回転中のブレードの先端
部の位置を演算するコンピユータと、 演算されたブレードの先端部の位置を表示する
手段と を有することを特徴とする回転体を測定する装
置。 5 全てのブレードの変形、又は異なつた速度に
おける少なくとも1つのブレードの変形を表示す
るために、コンピユータにより制御される可視デ
イスプレースクリーンを有することを特徴とする
特許請求の範囲第4項記載の回転体を測定する装
置。 6 多周波数搬送波レーダ方式により電磁波ビー
ムを送受信することによりブレードの先端部と送
信器及び受信器との距離を求める特許請求の範囲
第1項記載の回転体を測定する方法。 7 ロータの回転に同期した同期パルス信号と反
射波との位相差に基いて各ブレードの反射信号を
把握する特許請求の範囲第6項記載の回転体を測
定する方法。
[Scope of Claims] 1. A step of emitting an electromagnetic wave beam toward the tip of a rotor blade of the helicopter using a transmitter attached to the helicopter body when the tip is rotating during flight, and the helicopter body receiving the reflected wave of the electromagnetic beam from the tip of the rotating blade by a receiver attached to the rotating blade; and inputting the reflected wave to each rotating blade based on at least the reflected wave signal. A method for measuring a rotating body, comprising: calculating the position of the tip of the blade; and displaying the calculated position of the tip of the blade. 2. The method of measuring a rotating body according to claim 1, wherein the reflected wave signal is input to a computer in order to calculate the position of the tip of the blade. 3 Display format that displays the deformation of all blades,
or in a display format displaying the deformation of at least one blade at different speeds, the analysis results being visually displayed in the helicopter while the measurements are being carried out. Method of measuring the described rotating body. 4 A transmitter that is attached to the helicopter body and emits an electromagnetic wave beam toward the tip of the helicopter's rotor blade when it rotates during flight; a receiver that receives the reflected wave of the electromagnetic beam from the tip of the rotating blade; 1. A device for measuring a rotating body, comprising: a computer for calculating; and means for displaying the calculated position of the tip of a blade. 5. Rotation according to claim 4, characterized in that it has a visible display screen controlled by a computer to display the deformations of all the blades or the deformations of at least one blade at different speeds. A device that measures the body. 6. The method of measuring a rotating body according to claim 1, wherein the distance between the tip of the blade and the transmitter and receiver is determined by transmitting and receiving an electromagnetic wave beam using a multi-frequency carrier wave radar method. 7. The method of measuring a rotating body according to claim 6, wherein the reflected signal of each blade is determined based on the phase difference between a synchronized pulse signal synchronized with the rotation of the rotor and the reflected wave.
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