旋翼转速告警误差较大问题的探讨

刘勇

摘 要：旋翼是直升机核心动力部件，旋翼转速可靠性直接关系直升机飞行安全和操作性能，某型直升机在试车检查中，发现旋翼转速告警实际数据与飞行手册存较大误差，若不及时探明原因，解决问题，将会严重威胁直升机飞行安全。基于此，本文针对某型直升机旋翼转速告警误差较大问题进行探讨，对旋翼转速检测系统组成和原理进行介绍，对误差较大产生原因进行分析，针对问题根源提出具体修正方式。

关键词：旋翼;转速告警;误差问题;旋翼转速表

某型直升机在地面试车检查时，发现运行一段时间后，“旋翼转速灯”燃亮，并在综合显示器故障清单中出现“旋翼转速高”告警故障，进行检查时发现旋翼转速告警实际数据明显低于飞行手册规定，存在较大误差。该告警主要判断依据为旋翼转速告警指示灯燃亮时转读表的指示，故问题产生原因多产生于旋翼转速测量指示系统或旋翼转速信号系统，需要根据其组成和工作原理深入分析问题产生原因。

1 旋翼转速监测系统组成及原理

旋翼转速监测系统包含旋翼转速测量指示系统与旋翼转速信号系统，主要用于监控直升机旋翼转速，并及时向飞行员提供转速信息，直升机飞行手册明确规定，当旋翼转速达到92%时，与交流发电机开关接通，发电机开始发电输出交流电压，此时，机组可以通过调节发电机转速改变旋翼转速，从而完成各项系统工作。倘若旋翼转速超限时或者失速时，会提示语音、灯管、显示器告警信号（“旋翼转速高”“旋翼转速低”告警），在这其中旋翼转速测量指示系统与旋翼转速信号系统发挥着至关重要的作用[1]。

旋翼转速测量指示系统主要组成为磁感应式旋翼转速表，是利用同步电机原理和磁感应方法对转速进行间接测量。转速表主要包含传感器和指示器，分别安装在主减速器和仪表板上，其中，传感器属于三相交流发电机，能够利用同步电机原理和传动比关系将旋翼转速传递给指示器测量部分，传感器通过金属盘、游丝等设备及相关原理在刻度盘上将旋翼转速指示出来。该系统无需外接电源，发动机开车后传感器会感受到主减速器振动，产生三相交流信号驱动指示器，继而带动指示器同步的电机，电机指示针指示出旋翼转速[2]。

旋翼转速信号系统由信号器、应急告警信号系统和告警信号指示灯组成，当直升机左仪表板上“旋翼转速高”“旋翼转速低”黄色告警信号灯燃亮时，说明旋翼转速已达到极限。此时，部分直升机还会发生语言报警信号。在这其中，信号器能够实时监测发电机汇流条的交流电信号，在具体工作时会利用脉冲周期比较法将输入发电机交流电信号降压为5V左右，随后变换为与其周期相同的脉冲，继而对发电机交流电信号频率进行判断[3]。

2 旋翼转速告警误差较大问题产生原因

2.1 直升机飞行手册

根据某型直升机飞行手册规定，可以根据旋翼转速告警指示灯判断旋翼转速是否合格，当旋翼转速为91%时，“旋翼转速低”告警信号灯燃亮;当旋翼转速为100%时，“旋翼转速高”告警信号灯燃亮;当旋翼转速为91%～100%时，“旋翼转速高”告警信号灯燃亮;“旋翼转速低”和“旋翼转速高”告警指示灯灭。飞行员在飞行过程中，若告警指示灯亮，可查看旋翼转速表检查旋翼实际转速，若超出规定范围，可根据飞行状态立即进行调整，将旋翼转速控制在规定范围内。

2.2 旋翼转速信号器产品技术维护手册

通过信号发生器模拟旋翼转速磁传感器的输出信号，对信号器监控告警技术性能进行测试。在内场测试时，若转速信号频率>420±4Hz或<382±4Hz时，告警信号灯燃亮;在对直升机进行开车测试时，若转速信号频率>412～428Hz或<374～390Hz时，告警信号灯燃亮。

2.3 理论分析

根据某型直升机减速器传动系统工作原理可知，当旋翼转速为95%时，根据直升机减速器的传动关系，图3给出了旋翼转速为95%时各部位的具体转速值，由于都是通过齿轮传动，由齿轮的齿数可知各部位间的传动转速关系也是精确对应的，由此可以作如下推导。旋翼转速为95%时：

n旋翼=192rpm;n转速传感器=2375rpm;n发动机=8062rpm

由上文可知，旋翼转速传感器属于三相交流发电机，能够将被测转速变换为与转速成正比的三相交流电，因此，当旋翼转速为95%、磁极为2对时，传感器输出的交流电信号频率约为79.17Hz;当旋翼转速为1%时，对应传感器信号频率变化量为0.83Hz;考虑发电机内含三对磁极，故当旋翼转速为95%时，发电机输出电压信号频率约为403.10Hz;当旋翼转速为1%是，发电机输出信号频率为4.24Hz。综合可知，在相同转速下，旋翼转速传感器输出信号频率明显低于旋翼转速信号器采集发电机，对转速测量的分辨率和精度也存在一定差距。

同时，根据发电机输出电压信号频率可知其与旋翼转速的关系：f_发电机÷3（磁极对）×60s/min=n_发电机;n_发电机÷（8062÷95%）=旋翼转速（%），故旋翼转速（%）=f_发电机×1900/8062（%）。根据这一关系可以计算出旋翼转速信号器规定指标对应的旋翼转速，与直升机飞行手册和旋翼转速信号器产品技术维护手册规定参数进行比对，可知，两种指标存在较大差距，在内场修理时，一般取两种指标中间值调整相关参数，因此，某型直升机旋翼转速告警系统存在误差较大问题。

3 结束语

总之，根据本文分析可知，旋翼转速告警误差较大问题产生原因主要为设计因素，为解决这一问题，需要综合考量旋翼转速信号器和转速表性能和工作原理，科学调整告警指标，如将某型直升机旋翼转速信号器指标调整为>424.3±2.0Hz或者<386.1±2.0Hz时，告警信号指示灯燃亮，经实践后，确定符合飞行手册。

参考文献：

[1]池骋， 陈仁良. 旋翼转速变化对直升机需用功率、配平、振动及噪聲的影响分析[J]. 南京航空航天大学学报， 2018， 050（005）：629-639.

[2]陈敏. 直升机旋翼转速信号系统阻抗匹配性技术研究[J]. 军民两用技术与产品， 2019.

[3]魏麟， 何利清， 林翔， et al. 某型直升机旋翼转速指示器的研制[J]. 电子设计工程， 2019， 27（20）：50-54.