本标准规定了直升机结构的飞行载荷测试与实测载荷谱的编制要求和方法。 HB 7817-2006 直升机结构载荷测试与载荷谱编制要求 HB7817-2006 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国航空行业标准
FL 1811
HB 7817-2006
直升机结构载荷测试与载荷谱编制要求Requirements for load test and load spectrum establishment of helicopterstructure
2006-12-15发布
国防科学技术工业委员会发布
200705-01实施
范围·
规范性引用文件
术语和定义
飞行载荷测试
测试日的
测试条件.·
测试程序.
数据处理…
测试报告
载荷谱编制
编制方法·
载荷分离
振动疲劳载荷谱
瞬态疲劳载荷谱
功率谱·
瞬态功率谱·
疲劳试验谱·
附录A
附录 B
(资料性附录)
(资料性附录）
飞行载荷测试与载荷谱编制流程图载荷谱典型格式
HB7817-2006
HB7817-2006
前·言
本标准中的附录A、附录B是资料性附录。本标准由中国航空1业第二集团公司提山。本标准由中国航空综合技术研究所11。本标准起草单位：中科航空工业第六〇二.研究所、中国航宝综合技术研究所。本标准主要起草人：夏下友、曾本银、陶岚、顺义标、史斯、潘春蛟、谢茂利、秦瑞芬、韩患忠。
1范围
直升机结构载荷测试与载荷谱编制要求HB 7817-2006
本标准规定了直升机结构（零部件）的飞行载荷测试与实测载荷的编制要求利方法。本标准适用于直升机零部作疲劳定寿的飞行载荷测试、实测载荷的数据处理和实测载荷谱的编制对其它载荷测试与实测载荷的数据处理也可参照使用。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用丁本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准、GJB720.4军用直升机强度和刚度规范疲劳利损伤容限市飞行试验
GJB720.7军用直升机强度和刚度规范3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
载荷谱loadspectrum
结构在使用过程中受载情况的载荷数据统计处理结果。3.2
基频fundamentalfrequency
主要载荷循环特征的一阶谐波频率。3.3
基频载荷fundamentalfrequencyload基频周期内的最人、最小载荷。3.4
稳态载荷steadyload
由基频载荷均值组成的载荷一时间历程。3.5
动态载荷vibratoryload
以稳态载荷为波动中心、并随时问变化的载荷一时间历程。3.6
飞行状态manoeuvringphase
直升机飞行使用中完成个规定动作的全过程，简称“状态”。3.7
状态载荷manoeuvringload
对应一个状态一次测试得到的、符合载荷谱编制需要的特征载荷数据。3.8
状态谱载荷spectrumforamanoeuvringload对应一个状态多次（火」或等于1次)测试得到的状态载荷数据，经时间归一化后的统计处理结果。HB7817-2006
manoeuvringpower
状态功率
对应一个状态一次测试得到的、符合功率谱编制需要的特征功率数据。3.10
状态谱功率spectrumpowerforamanoeuvringphase对应一个状态多次（大于或等于1次）测试得到的状态功率，经时间比例归化后的统计处理结果。3.11
TOP信号TOPsignal
主旋翼或尾桨浆叶每旋转一周的标识信号。4飞行载荷测试
4.1测试目的
通过对直升机零部件的飞行载荷测试和对测试记录的数据处理，获得直升机零部件的飞行实测载荷。
4.2测试条件
4.2.1测试大纲
飞行载荷测试大纲应满足测试任务书的要求，主要内容应包括测试目的、测试原理、测试设备、测试状态、测试科目、测试程序、测试条件和测试要求等。4.2.2测试直升机
测试应采用能真实反映定寿机型载荷特性的直升机，并在测试任务书和测试大纲中明确。4.2.3测试部件
直升机飞行载荷（应变)测试部件应包含直升机零部件疲劳定寿所需载荷的测点，一般宜包括：a）主旋翼桨叶；
尾桨叶；
主旋翼毂；
尾桨毂；
自动倾斜器；
尾桨操纵件；
主旋翼轴、尾桨轴、传动轴；
减速器及其支撑、连接件；
发动机及支撑、连接件；
起落装置：
辅助升力面；
机身主承力结构；
尾(斜)梁；
安定面：
外挂支撑、连接件。
4.2.4测点布置
载荷测点布置应有利于真实反映直升机零部件疲劳定寿所需的受载情况，除应变测点外，不宜在下列区域贴片：
a）应力集中影响严重区域：
载荷剧烈扩散区（如关节轴承颈部，连接孔边缘）；?
不同载荷类型的耦合效应影响严重区域；d）不稳定的多路传力部位（如轴承外的轴套部位）)：e）含有活动间隙的结构部位（如丝套、花键、牙嵌离合器等）；f）压力容器外壁(如阻尼器外筒）。4.2.5测试参数
测试的飞行参数应满足全部飞行测试状态的识别要求，一般宜包括：a）飞行高度：主要包括气压高度、无线电高度、激光小高度：b)
直升机空速：
大气温度：
主旋翼转速：
直升机重心处和尾部过载：主要包括航向过载、侧向过载、法向过载：操纵杆量：主要包括主旋翼总距、主旋翼周期变距、尾桨总距；姿态：主要包括俯仰、侧倾、偏航角及角加速度；侧滑角：
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发动机参数：主要包括发动机扭矩、T4.5温度、进气温度、排气温度、自由涡轮转速、燃气涡i
轮转速、燃油流量：
标识信号：主要包括主旋翼和尾浆奖叶的TOP信号、时钟信号、时钟同步信号、状态识别信j）
GPS坐标：主要包括GPS高度、GPS经度、GPS纬度、GPS时间。k)
4.2.6测试状态
飞行载荷测试状态应包括飞行谱规定的全部状态，并考虑飞行谱规定的重量、重心范围和两种以上的飞行高度。一般情况下，宜采用满足飞行谱规定的大、中、小三种起飞重量和对应的前、中、后三种重心位置的组合，以及满足飞行谱规定的近地、常用和最大一种飞行高度。4.2.7状态细化
对飞行谱中缺少飞行参数的规定状态，应在测试任务书或测试大纲中明确或细化，明确或细化后的状态参数应包含或覆盖该状态在正常飞行使用中可能出现的参数范围。对测试状态项目进行细化的主要参数一般宜包括：a）飞行高度；
b）盘旋或转弯方向；
盘旋或转弯速度、坡度（侧倾角度）或过载系数：c
变速(增速或减速)飞行的速度范闹或速率：d)
爬升(或下降)的高度范围和速度：侧飞方向和速度范围：
g）过载(正过载、负过载)系数。4.2.8测试设备
测试设备应能保证测试任务的正确实施，并具有满足测试下程需要的寿命可靠性指标和测试精度的要求。
测试仪器应经过法定计量部门检定合格，并在有效期内。4.2.9设备安装
测试设备在机上安装(包括对直升机结构的改装），不应影响原有结构的强度特性、载荷测试点的载荷特性，以及测试机的飞行使用安全。4.2.10测试精度
采用直接标定零部件的测试总误差应不：大于5%；采用间接标定零部件的测试总误差应不大于6%。3
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4.2.11采样率
载荷（应变)测点的采样率f应按对应测试部件需要保留的最高阶载荷谐波频率的8倍～12倍确定，并圆整类到f一2\Hz(n为整数）。飞行参数测点的采样率可采川161Iz～32Hz。各测试部件需要保留的最高阶载荷谐波，应按照测试精度的要求利对实测载荷的时域利频谱分析结果确定。-·般情况下，旋翼桨叶可按8阶～12阶、尾桨叶可按5阶～8阶、涵道尾桨奖叶可按3阶～5阶谐量确定。其他测试部件则可按照载荷谐量合成或传递规律确定。4.2.12测试环境
应符合直升机正常飞行使用环境、并能保证测试机完成规定的测试科日。4.3测试程序
4.3.1直升机零部件的飞行载荷测试程序可参见附录A。4.3.2载荷标定
4.3.2.1原则
对载荷测点所在的零部件均应按下列原则进行试前零部件标定。凡是可以进行拆卸标定的零部件，均应从测试机上拆卸下来直接对测试零部件进行标定（直接标定）。
对于拆卸困难、但可在机上加载进行标定的零部件，也可在直升机上进行直接标定，如水平尾面、垂直尾面、外挂连接结构等。
对拆卸困难，又不能在机上实施直接标定的零部件，也允许采用相同的有效零部件进行间接标定。对于采用间接标定零部件的载荷测点布置应遵循下列原则：a）贴片位置应避开形状复杂和应力集中影响区域；b）标定件应能真实反映测试件的结构特性；c）标定件与测试件对应测点采用的应变片型号、规格应相同，贴片位置、贴片工艺应一致；d）标定件与测试件的贴片工序，应由同一操作者完成。4.3.2.2标定要求
载荷标定应满足下列要求：
a）标定零部件的安装固定，应排除影响标定载荷的外力（重力)因素。止式标定前应对标定零部件进行排除间隙利应力松弛处理。b)1
最大标定载荷范围，可按下列两者之一确定：c）
1）零部件最大使用载荷的60%~80%；2）零部件失效载荷的30%~40%。标定载荷的加载方向，应包含实际结构可能的全部受载方向。d)
标定载荷的加载级数，宜按每一单向加载级数不少丁四级（含零载级）。e）
标定载荷的重复加载次数，应不少于三次。f
g）标定误差：直接标定误差应不大手3%，间接标定误差应不人了5%4.3.3测试系统试验
止式测试之前，应对测试设备及测试系统的「作情况进行地面调整试验和联机调整试验。4.3.4数据检查试飞（检飞）
联机调整试验完成后，应按下列要求对测试系统的可靠性和测试参数设置的合理性进行数据检飞：每次检飞规定的测试状态，应按低速到高速、定常到机动、小载荷到大载荷、低空到高空的顺a)
序进行综合协调；
每次检飞后，应对测试系统的.「作情况和测试记录数据进行全面的检查、分析、判断：检飞次数应根据对检飞测试状态的安排和测试记求数据的检判结果确定；c）
在确认测试系统工作正常、稳定，测试参数（放大倍数、零位）设置合理，测试数据有效后才能d)
进行正式测试。
4.3.5载荷测试
4.3.5.1测试要求
载荷测试应按照测试科目对应的试飞任务单进行。每一状态的重复测试次数，可按获得二次或三次以上的有效测试记录数据确定。每一测试状态的保持讨间宜按下列要求确定：a）定常状态：1min～1.5min;
b）非定常状态：从进入操作开始到状态改出结束的全过程时间。载荷测试的其它有关要求，应符合GJB720.4和GJB720.7的有关规定。4.3.5.2载荷监控
测试过程中，应对关键测点的载荷进行实时监控。通常包括：旋翼桨叶根部和中部测点的挥舞、摆振弯矩；a）
尾桨叶根部和中部测点的挥舞、摆振弯矩；b）
变距拉杆轴力；
旋翼操纵(助力器)轴向力：
旋翼轴和尾桨轴的旋转弯曲力矩。e）
飞行参数监控
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测试过程中，应对主要状态识别参数进行监控，进行状态监控的飞行参数一般宜包括高度、速度、姿态、过载、GPS坐标等。
4.3.5.4数据的有效性检查判断（数据检判）测试过程中，应按下列要求对测试数据的有效性进行现场抽样检查判断：数据检判通道应包括企部测试记录通道；a)
数据检判的抽样区问，应能反映该测试架次的测试数据情况；b)
载荷数据检判内容宜包括时域波形、频谱、载荷量级、相同状态的重复性、对称测点的一致性、c
飞行参数的相关性，以及零位、零飘、干扰、溢出等；d）飞行参数的检判内容应包括时域曲线的连续性、记录参数与规定值的一致性等；数据检判结果应给出对应的数据检判结论，一般宜包括：失效通道、模式、原因分析，处理意e）
见和建议。
4.3.5.5系统维护
测试过程中，应根据数据检判或系统故障的实时诊断与识别结果，及时对测试系统进行维护、检查和排故，以保证测试系统的完好、稳定。4.3.5.6测试记录
飞行载荷测试的测试记录应完整、有效，般宜包括下列项：飞行载荷(应变)测点的时域数据(包括起飞前利飞行后的零位或初值数据）。a）
飞行参数测点的时域数据。
空中记录数据，主要包括：
1）测试状态名称；
2）状态开始时间；
3）状态结束时间；
4）异常情况记录。
地面及场站记录数据，主要包括：d)
1）起飞和着陆时对应的地面场站气象数据，：·般宜包括气压、气温、风速、风向等：2）油耗数据，一般宜包括起飞前的装洲载、着陆后的余油量、起飞时间、着陆时间等：5
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3）测试机数据，一一般宜包括起飞重量、起飞时的重心位置e）数据捡判结果。
4.3.5.7测试结束
当测试满足下列要求时，应视为测试结束：a）完成测试人纲规定的全部飞行科目；测试数据有效性的检判结论表明，测试获得的有效数据满足测试大纲规定的全部测点和测试状b）
态要求；
c）通过测试结果评审。
4.3.5.8测试结果评定
在飞行载荷测试结束前，应按下述要求对测试结果进行评定：a）
测试状态是否覆盖测试人纲规定的全部测试状态b)
测试状态的飞行参数检判记录是否符合规定的状态参数范围：测试记录是否覆盖测试大纲规定的全部载荷测点；测试检判获得的有效数据是否覆盖测试大纲规定的全部测试科目：测试结果的误差分析结论是否满足测试大纲的要求；e）
故障处理措施是否恰当，处理结论是否正确。f
4.3.5.9测试中断
在测试过程中，遇到下列情况时，应及时中断测试：载荷监控或飞行参数的监控数据出现重大异常；a)
测试数据的检判结论表明测试系统发生重大故障；b）
测试直升机出现影响正常飞行使用故障；c
测试环境出现影响测试工作正常进行的变化。d)
故障处理
在测试过程中，若因直升机或测试系统故障而中断测试后的故障处理，应满足下列要求：切实杏清故障原因；
针对故障原因予以排除；
对T涉及更换主要测试设备、并需要重新改装测试机结构的故障处理，还应满足4.2.8.3对测c
试设备在机上安装的要求；
对于可能影响测试机飞行安全的重大故障、以及涉及测试系统主要测试设备的重大故障排除d
后，应重新按4.3.3的要求进行检否试飞；测试中断后，若预期需要较长的故障处理时间习能恢复测试时，应对可能影响测试数据质量的e
主要测试设备及应变片等采取必要的保护措施，并在故障排除、恢复测试时，重新按照4.3.3的要求进行检飞。
4.4数据处理
4.4.1排伪
对于测试获得的时域记录信号，应通过有效的分析手段进行检判，剔除失效记录数据。4.4.2载荷转换
对于各载荷测点的测试记录信号，应采用与标定方程和测试系数对应的数据处理方程转换为对应的载荷一时间历程。
4.4.3状态划分
进行状态划分时，应按照测试记录资料确定各测试状态对应的有效时间段。各测试状态对应的测试记录资料--般宜包括：
a）试飞任务单规定的飞行测试状态和顺序：6
空中记录的状态时间：
测试记录通道的状态时间识别信号；c）
d）状态对应时间段内的飞行参数记录；状态对应时间段内的时域载荷记录；e)
f)状态识别系统提供的状态时问段等。4.4.4实测载荷
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通过飞行载荷测试获得的实测载荷，宜采用各状态的载荷一时问历程表示，并按状态划分确定的有效时间段在每个飞行起落获得的载荷一时间历程中截取。4.5测试报告
飞行载荷测试的测试报告应包括测试日的、测试依据、测试原理、测试设备、测试程序、实测载荷的数据处理结果，以及测试结果的完整性分析、测试数据的有效性分析、测试的误差分析和有关的图示、照片、录像资料等。
对于山现过重大故障处理的飞行载荷测试，在测试报告中还应包括故障情况、故障原因、故障处理方法、过程和结论等。
5载荷谱编制
5.1概述
5.1.1载荷谱的类型与构成
对直升机零部件的实测载荷谱，应根据疲劳载荷对零部件可能构成的疲劳损伤类型分为下列两类：a）高周疲劳载荷谱，主要包括振动疲劳载荷谱和功率谱：b）低周疲劳载荷谱，主要包括瞬态疲劳载荷谱、瞬态功率谱和疲劳试验谱。5.1.2载荷谱的格式和内容
对直升机零部件的实测载荷谱，应根据载荷谱的类型分别采用下列两种格式和内容表示：a）高周疲劳载荷谱一般可采用不同重量、重心的载荷分谱表示，主要内容应包括飞行谱规定的状态、各状态的时间比例，以及由各次测试获得的状态载荷确定的状态谱载荷等；b）低周疲劳载荷谱一般可采用包含全部重量重心的载荷全谱表示，主要内容宜包括由任务剖面对应的状态和状态载荷确定的状态谱载荷序列，经过计数或分级的统计的排列组合结果。载荷谱的典型格式利内容可参见附录B。5.1.3载荷谱的编制程序
直升机结构零部件的实测载荷谱编制程序参见附求A。5.2编制方法
5.2.1载荷分离
对于飞行载荷测试获得的载荷一时间历程，宜采用合理的载荷分离周期把实测载荷中的稳态载荷与动态载荷分离开来。合理的载荷分离周期不宜低于载荷的主波周期，·般情况下可按主要载荷源的载荷基频周期，即主旋翼或尾桨的TOP信号确定。5.2.2振动疲劳载荷谱
5.2.2.1状态载荷
状态载荷宜分别采用状态静载荷与状态动载荷表示，其中：a）状态静载荷宜采用该状态、该次测试得到的稳态载荷最小值、最大值和平均值表示；b）状态动载荷宜按照该状态、该次测试得到的动态载荷，经计数、分级统计的处理结果确定。：般情况下，可以采用“雨流一回归”的单参数法确定。5.2.2.2状态谱载荷
状态谱载荷宜分别采用状态谱静载荷与状态谱动载荷表示，其中：7
HB7817-2006
状态谱静载荷应能反映该状态静载荷的中值（或平均)情况，殿情况下，可采用状态静载荷中a)
的最小值、最人值和平均值的中值（或均值）表示：状态谱动载荷应能反映该状态动载荷对结构产生的损伤度中值（或平均)情况，般情况下，可b）
采用各级状态动载荷的频数均值表示，频数均值川按式（1)利式(2)计算：S,
式中：此内容来自标准下载网
S一第j级动载荷，单位为载荷单位\\；>.Sik
nj\—第j级动态载荷频数，单位为每小时(h\\)；Sj.k——第k次测试获得的第j级动载荷，单位为载荷单位；k—第k次测试获得的第j级动载荷频数，单位为每小时(h\\)；一重复测试次数。
5.2.3瞬态疲劳载荷谱
5.2.3.1状态载荷
（2）
瞬态疲劳载荷谱的状态载荷应能反映该状态可能对结构构成低周疲劳损伤的载荷数据，一般情况下，可采用该状态该次测试得到的最大载荷和最小载荷及先后次序表示。5.2.3.2状态谱载荷
瞬态疲劳载荷谱的状态谱载荷应能反映该状态载荷的中值(或平均)水平，·般情况下可采用载荷幅值处于载荷中值地位对应架次的状态载荷表示，也可采用最大载荷和最小载荷各自对应的载荷均值表示。
5.2.3.3计数
瞬态疲劳载荷谱的计数，可以采用按照任务剖面的状态顺序排列的状态谱载荷序列进行。一般情况下，状态谱载荷序列的计数和分级统计可以按照“雨流一回归”单参数法计数结果得到的二维疲劳载荷表示。
5.2.3.4排列组合
瞬态疲劳载荷谱的组成，宜按照载荷水平从人到小进行排列，并将载荷水平相同或相近的载荷级通过频数均值处理进行组合合并，得到由各级组合合并后的.维疲劳载荷及频数表示。般情况下，可将那些频数较高、载荷水平较低、明显不会构成疲劳损伤的载荷级从瞬态疲劳载荷谱中易剔除。其中：
对于承受旋翼载荷影响为主的零部件，瞬态疲劳载荷谱主要以地一空一地载荷为主，通常只需a)
保留载荷水平从大到小的累积频数为（5~10)次每小时的~到两个具有代表性的组合载荷级即可：
对于承受尾桨载荷影响为主的零部件，瞬态疲劳载荷谱则主要以地一空一地载荷和状态改变引h）
起的载荷为主，通常只需保留载荷水平从人到小的累积频数为（25～30)次每小时的载荷级数即可。
5.2.4功率谱
5.2.4.1状态功率
I）载荷单位是指测点载荷类型对应的广义载荷单位，如牛（N)，4米（N·m)，兆帕（MPa)，等。8
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