CN107229804B - 直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置 - Google Patents

直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置，通过提取直升机主减速器的油池三维几何模型，在油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间；读取直升机主减速器的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量；以液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出油池三维几何模型中的滑油油位高度数据；对直升机主减速器润滑***元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型；设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配。本发明提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置，仿真结果与实测值误差小，可得到整个时间历程中的压力和流量等性能参数。

Description

直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置
技术领域
本发明涉及直升机主减速器润滑***领域，特别地，涉及一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置。
背景技术
传动***、发动机和旋翼***是直升机的三大关键动部件。传动***的作用是将发动机的功率和转速按一定的比例传递到旋翼、尾桨和各附件，是涡轮轴发动机动力输出必不可少的动力传输部件，也是唯一动力传递途径。因此，直升机中传动***的可靠性要比发动机要求高，直升机性能在很大程度上取决于传动***的性能。
减速器润滑***是直升机传动***中不可或缺的重要组成部分，润滑***性能指标(如滑油压力)是监控直升机减速器工作状况的重要技术指标之一，外场试飞经验表明，减速器润滑***性能受飞行姿态变化影响较大。例如，曾出现过在大姿态侧滑时减速器滑油压力低的现象，甚至出现滑油压力低报警的故障，导致直升机不得不改变当前动作，直接影响直升机作战性能。因此急需借助于仿真分析手段研究不同姿态条件下润滑***性能。
目前，关于润滑***仿真分析方法主要集中于润滑***静态性能仿真与计算，不考虑飞行姿态及加速度对液位的影响。通过计算有限个在离散状态下的润滑***的性能，无法获得润滑***整个时间历程的润滑***的性能。可见，现有的润滑***仿真分析方法因未考虑姿态变化和加速度影响，不能反应真实情况。因此，现有的润滑***仿真分析方法无法评估直升机主减速器在飞行状态下的润滑性能，是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置，以解决现有的润滑***仿真分析方法无法评估直升机主减速器在飞行状态下的润滑性能的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，包括步骤：
提取直升机主减速器的油池三维几何模型，在油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间；
读取直升机主减速器的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量；
以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出油池三维几何模型中的滑油的滑油油位高度数据；
对直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型，仿真分析模型实时读取滑油油位高度数据；
设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配。
进一步地，直升机主减速器的飞行参数包括三个姿态角和三个方向加速度，读取直升机主减速器的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量的步骤包括：
由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量；
计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量；
根据计算出的第一单位法向量和第二单位法向量，获取液面法向量。
进一步地，以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出油池三维几何模型中的滑油的滑油油位高度数据的步骤包括：
采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型；
求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的平面为液面，测出液面内的滑油的滑油油位高度数据。
进一步地，对直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型的步骤包括：
对直升机主减速器润滑***的元器件和元器件特性进行抽象及参数化；
根据抽象及参数化的元器件及各元器件的实际连接顺序，建立直升机主减速器的仿真分析模型，仿真分析模型可调用滑油油位高度数据。
进一步地，根据仿真分析模型，获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配的步骤包括：
润滑***仿真分析模型，读取直升机主减速器的飞行参数以及相应的油池滑油油位高度数据；
在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量；
根据计算出的各时刻各润滑点压力与流量，更新油池实时滑油量的结果。
根据本发明的另一方面，提供一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，应用于终端中，直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置包括：
提取模块，用于提取直升机主减速器的油池三维几何模型，在油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间；
第一计算模块，用于读取直升机主减速器的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量；
第二计算模块，以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出油池三维几何模型中的滑油的滑油油位高度数据；
建立模块，用于对直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型，仿真分析模型实时读取滑油油位高度数据；
获取模块，用于设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配。
进一步地，直升机主减速器的飞行参数包括三个姿态角和三个方向加速度，第一计算模块包括：
第一计算单元，用于由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量；
第二计算单元，用于计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量；
获取单元，根据计算出的第一单位法向量和第二单位法向量，获取液面法向量。
进一步地，第二计算模块包括：
切割单元，用于采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型；
测量单元，用于求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的平面为液面，测出液面内的滑油的滑油油位高度数据。
进一步地，建立模块包括：
抽象单元，用于对直升机主减速器润滑***各元器件和元器件特性进行抽象及参数化，建立直升机主减速器润滑***的仿真分析模型；
建立单元，用于根据抽象及参数化的元器件及各元器件的实际连接顺序，建立直升机主减速器的仿真分析模型，仿真分析模型可调用滑油油位高度数据。
进一步地，获取模块包括：
读取单元，用于读取直升机主减速器的飞行参数以及相应的油池滑油油位；
第三计算单元，用于在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量；
更新单元，用于根据计算出的各时刻各润滑点压力与流量，更新油池实时滑油量的结果。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置，对润滑***动态仿真时考虑了飞行参数对油位的影响，更接近实际情况；并且可仿真得到润滑***在整个时间历程中的性能。本发明提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法及装置，仿真结果与实测值误差小，可得到减速器润滑***整个时间历程中的压力和流量等性能参数。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法优选实施例的流程示意图；
图2是图1中读取直升机主减速器的飞行参数，计算出所述飞行参数作用于所述滑油时形成的液面相对应的液面法向量的步骤优选实施例的细化流程示意图；
图3是由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量V1的计算原理示意图；
图4是图1中以计算出的所述液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出所述油池三维几何模型中的所述滑油的滑油油位高度数据的步骤优选实施例的细化流程示意图；
图5是图1中对直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型，仿真分析模型实时读取滑油油位高度数据的步骤优选实施例的细化流程示意图；
图6是图1中设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配的步骤优选实施例的细化流程示意图；
图7是本发明直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置优选实施例的功能框图；
图8是图7中第一计算模块优选实施例的功能模块示意图；
图9是图7中第二计算模块优选实施例的功能模块示意图；
图10是图7中建立模块优选实施例的功能模块示意图；
图11是图7中获取模块优选实施例的功能模块示意图。
附图标号说明：
10、提取模块；20、第一计算模块；30、第二计算模块；40、建立模块；50、获取模块；21、第一计算单元；22、第二计算单元；23、获取单元；31、切割单元；32、测量单元；41、抽象单元；42、建立单元；51、读取单元；52、第三计算单元；53、更新单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，包括步骤：
步骤S100、提取直升机主减速器的油池三维几何模型，在油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间。
将直升机主减速器润滑***的主减油池和管路内腔转化为三维实体；去除三维实体中各传动件实体和承力件实体所占空间，获取油池三维几何模型，在油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间。
步骤S200、读取直升机主减速器的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量。
读取直升机主减速器的飞行参数，并根据读取的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量。其中，飞行参数按类型分类，可分为姿态角参数和加速度参数等。在本实施例中，通过分别计算出各个类型的飞行参数单独作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量，并将分别计算出的各个类型的飞行参数单独作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量进行相加，获取整个飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量。
步骤S300、以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出油池三维几何模型中的滑油的滑油油位高度数据。
以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，在CATIA中进行二次开发，采用二分法计算油池三维几何模型中的滑油的滑油油位。
步骤S400、对直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型，仿真分析模型实时读取滑油油位高度数据。
对直升机减速器润滑的元器件和元器件特性进行抽象及参数化，并根据计算出的滑油油位，在Flowmaster仿真分析软件中建立直升机减速器润滑***的仿真分析模型。
步骤S500、设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配。
设置仿真分析参数和边界条件，读取滑油油位，仿真分析得到主减速器润滑***中各润滑点的压力与流量。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，对润滑***动态仿真时考虑了飞行参数对油位的影响，更接近实际情况；并且可仿真得到润滑***在整个时间历程中的性能。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，仿真结果与实测值误差小，可得到减速器润滑***整个时间历程中的压力和流量等性能参数。
优选地，如图2所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，直升机主减速器的飞行参数包括三个姿态角和三个方向加速度，步骤S200包括：
步骤S210、由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量。
如图3所示，读取飞行参数中的三个姿态角，由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量V1。其中，三个姿态角包括俯仰角α、偏航角β、横滚角γ。n1x、n1y、n1z分别为第一单位法向量V1在x轴、y轴和z轴上的单位法向量。
步骤S220、计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量。
读取飞行参数中的三个方向加速度，计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量V2。其中，三个方向加速度包括机体纵向角速度ax、机体横向角速度ay和机体法向角速度az。
步骤S230、根据计算出的第一单位法向量和第二单位法向量，获取液面法向量。
根据计算出的第一单位法向量V1和第二单位法向量V2，计算出液面法向量V，液面法向量V即第一单位法向量V1和第二单位法向量V2的矢量和。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量；计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量；根据计算出的第一单位法向量和第二单位法向量，获取液面法向量。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，对润滑***动态仿真时考虑了姿态角及加速度对油位的影响，更接近实际情况。
优选地，如图4所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，步骤S300包括：
步骤S310、采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型。
以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，在CATIA中进行二次开发，采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型。
步骤S320、求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的平面为液面，测出液面内的滑油的滑油油位。
当以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积与油池实时滑油量相等时，此平面就为液面。CATIA中自带求解实体的体积功能，通过采用二分法调整平面高度逐步切割油池三维几何模型，求解以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，直至油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差ε时，则得出的该平面为实时的液面，测出液面内的滑油的滑油油位以供Flowmaster调用。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型；求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的平面为液面，测出液面内的滑油的滑油油位。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，以读出的姿态角和加速度为依据计算出的液面法向量，测出液面内的滑油的滑油油位，从而对润滑***动态仿真时考虑了姿态角及加速度对油位的影响，更接近实际情况。
优选地，如图5所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，步骤S400包括：
步骤S410、对主减速器润滑***的各元器件和元器件特性进行抽象及参数化。
对主减速器润滑***的各元器件和元器件特性进行抽象及参数化，其中，元器件主要包括喷嘴、直管、弯管、油箱、滑油泵、调压阀、滑油滤和散热器等，元器件特性主要包括喷嘴孔径、喷孔数量、管路通径、管路连接形式、油箱形状、吸油口位置、滑油泵流量-压力特性、调压阀压力调定特性、滑油滤流阻特性、散热器流阻与流量、温度特性等。
步骤S420、根据抽象及参数化的元器件及各元器件的实际连接顺序，建立直升机主减速器的仿真分析模型，仿真分析模型可调用滑油油位高度数据。
主减速器润滑***额定压力较低，属于低压***。主减速器内部铸造管路和外部连接管路流阻对润滑***的影响较大，仿真分析中需详细考虑管路参数对润滑***的影响。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，通过对主减速器润滑***各元器件和元器件特性进行抽象及参数化，根据抽象和参数化的元器件以及各元器件的实际连接顺序，建立主减速器润滑***仿真分析模型。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，以读出的姿态角和加速度为依据计算出的液面法向量，测出液面内的滑油的滑油油位，并调用滑油油位，建立主减速器润滑***的仿真分析模型，从而对润滑***动态仿真时考虑了姿态角及加速度对油位的影响，更接近实际情况。
优选地，如图6所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，步骤S500包括：
步骤S510、读取直升机主减速器的飞行参数以及相应的油池滑油油位高度数据。
由于***状态在不断改变，需要在每一时刻改变仿真参数进行计算。使用Vbscript(Visual Basic Script，Visual Basic脚本语言)对Flowmaster进行二次开发，自动读取飞行参数(偏航角、俯仰角、滚转角、机体纵轴加速度、机体横轴加速度、机体法向加速度等)以及相应的油池滑油油位高度数据。
步骤S520、在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量。
在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数(滑油温度、大气压力、大气温度和旁路阀的开启状态等)后按仿真流程不断计算各时刻的仿真结果(如各喷嘴的压降、流量，环形腔压力，滑油泵出口处压力、流量，液面高度等)。
步骤S530、根据计算出的各时刻各润滑点压力与流量，更新油池实时滑油量的结果。
根据计算出的仿真结果，更新滑油量结果，用于下一次仿真计算中进行应用。并一直在滑油油位计算和仿真计算出的各润滑点压力与流量中迭代进行，直至结束仿真。最后可将各处仿真结果(压力、流量等)输出并存储至本地计算机。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，通过读取直升机主减速器飞行参数以及相应的油池滑油油位高度数据，在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量；根据计算出的各时刻各润滑点压力与流量，更新油池实时滑油量的结果。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，采用二次开发，实现循环仿真以及数据流的自动传递和读写，大大提高仿真效率。
优选地，如图7所示，本发明还提供一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，应用于终端中，直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置包括：提取模块10，用于提取直升机主减速器的油池三维几何模型，在油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间；第一计算模块20，用于读取直升机主减速器在飞行状态下的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量；第二计算模块30，以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出油池三维几何模型中的滑油的滑油油位高度数据；建立模块40，用于对直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型，仿真分析模型实时读取滑油油位高度数据；获取模块50，用于设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配。
提取模块10将直升机主减速器润滑***的主减油池和管路内腔转化为三维实体；去除三维实体中各传动件实体和承力件实体所占空间，获取油池三维几何模型，在油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间。
第一计算模块20读取直升机主减速器的飞行参数，并根据读取的飞行参数，计算出飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量。其中，飞行参数按类型分类，可分为姿态角参数和加速度参数等。在本实施例中，通过分别计算出各个类型的飞行参数单独作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量，并将分别计算出的各个类型的飞行参数单独作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量进行相加，获取整个飞行参数作用于滑油时形成的液面相对应的液面法向量。
第二计算模块30以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，在CATIA中进行二次开发，采用二分法计算油池三维几何模型中的滑油的滑油油位。
建立模块40对直升机减速器润滑的元器件和元器件特性进行抽象及参数化，并根据计算出的滑油油位，在Flowmaster仿真分析软件中建立直升机减速器润滑***的仿真分析模型。
获取模块50设置仿真分析参数和边界条件，读取滑油油位，仿真分析得到主减速器润滑***中各润滑点的压力与流量。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，对润滑***动态仿真时考虑了飞行参数对油位的影响，更接近实际情况；并且可仿真得到润滑***在整个时间历程中的性能。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，仿真结果与实测值误差小，可得到减速器润滑***整个时间历程中的压力和流量等性能参数。
优选地，如图8所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，三维实体的飞行参数包括三个姿态角和三个方向加速度，第一计算模块20包括：第一计算单元21，用于由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量；第二计算单元22，用于计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量；获取单元23，根据计算出的第一单位法向量和第二单位法向量，获取液面法向量。
如图3所示，第一计算单元21读取飞行参数中的三个姿态角，由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量V1。其中，三个姿态角包括俯仰角α、偏航角β、横滚角γ。n1x、n1y、n1z分别为第一单位法向量V1在x轴、y轴和z轴上的单位法向量。
第二计算单元22读取飞行参数中的三个方向加速度，计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量V2。其中，三个方向加速度包括机体纵向角速度ax、机体横向角速度ay和机体法向角速度az。
获取单元23根据计算出的第一单位法向量V1和第二单位法向量V2，计算出液面法向量V，液面法向量V即第一单位法向量V1和第二单位法向量V2的矢量和。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，由几何关系约束计算三个姿态角单独作用时滑油形成的液面对应的第一单位法向量；计算三个方向加速度单独作用时滑油形成的液面对应的第二单位法向量；根据计算出的第一单位法向量和第二单位法向量，获取液面法向量。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，对润滑***动态仿真时考虑了姿态角及加速度对油位的影响，更接近实际情况。
优选地，如图9所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，第二计算模块30包括：切割单元31，用于采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型；测量单元32，用于求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的平面为液面，测出液面内的滑油的滑油油位。
切割单元31以计算出的液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，在CATIA中进行二次开发，采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型。
当以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积与油池实时滑油量相等时，此平面就为液面。测量单元32利用CATIA中自带求解实体的体积功能，通过采用二分法调整平面高度逐步切割油池三维几何模型，求解以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，直至油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差ε时，则得出的该平面为实时的液面，测出液面内的滑油的滑油油位以供Flowmaster调用。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割油池三维几何模型；求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若油池池体体积与油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的平面为液面，测出液面内的滑油的滑油油位。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，以读出的姿态角和加速度为依据计算出的液面法向量，测出液面内的滑油的滑油油位，从而对润滑***动态仿真时考虑了姿态角及加速度对油位的影响，更接近实际情况。
优选地，如图10所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，建立模块40包括：抽象单元41，用于对主减速器润滑***的各元器件和元器件特性进行抽象及参数化；建立单元42，用于调根据抽象及参数化的元器件及各元器件的实际连接顺序，建立直升机主减速器的仿真分析模型，仿真分析模型可调用滑油油位高度数据。
抽象单元41对对主减速器润滑***的各元器件和元器件特性进行抽象及参数化，其中，元器件主要包括喷嘴、直管、弯管、油箱、滑油泵、调压阀、滑油滤和散热器等，元器件特性主要包括喷嘴孔径、喷孔数量、管路通径、管路连接形式、油箱形状、吸油口位置、滑油泵流量-压力特性、调压阀压力调定特性、滑油滤流阻特性、散热器流阻与流量、温度特性等。
建立单元42根据抽象及参数化的元器件及各元器件的实际连接顺序，建立直升机主减速器的仿真分析模型，仿真分析模型可调用滑油油位高度数据。其中，主减速器润滑***额定压力较低，属于低压***。主减速器内部铸造管路和外部连接管路流阻对润滑***的影响较大，仿真分析中需详细考虑管路参数对润滑***的影响。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置通过对主减速器润滑***各元器件和元器件特性进行抽象及参数化，根据抽象和参数化的元器件以及各元器件的实际连接顺序，建立主减速器润滑***仿真分析模型。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，以读出的姿态角和加速度为依据计算出的液面法向量，测出液面内的滑油的滑油油位，并调用滑油油位，建立主减速器润滑***的仿真分析模型，从而对润滑***动态仿真时考虑了姿态角及加速度对油位的影响，更接近实际情况。
优选地，如图11所示，本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，获取模块50包括：读取单元51，用于读取直升机主减速器的飞行参数以及相应的油池滑油油位高度数据；第三计算单元52，在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量；更新单元53，用于根据计算出的各时刻各润滑点压力与流量，更新油池实时滑油量的结果。
由于***状态在不断改变，需要在每一时刻改变仿真参数进行计算。读取单元51使用Vbscript(Visual Basic Script，Visual Basic脚本语言)对Flowmaster进行二次开发，自动读取飞行参数(偏航角、俯仰角、滚转角、机体纵轴加速度、机体横轴加速度、机体法向加速度等)以及相应的油池滑油油位高度数据。
第三计算单元52在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数(滑油温度、大气压力、大气温度和旁路阀的开启状态等)后按仿真流程不断计算各时刻的仿真结果(如各喷嘴的压降、流量，环形腔压力，滑油泵出口处压力、流量，液面高度等)。
更新单元53根据计算出的仿真结果，更新滑油量结果，用于下一次仿真计算中进行应用。并一直在滑油油位计算和仿真计算出的各润滑点压力与流量中迭代进行，直至结束仿真。最后可将各处仿真结果(压力、流量等)输出并存储至本地计算机。
本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，直升机主减速器飞行参数以及相应的油池滑油油位高度数据，在仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量；根据计算出的各时刻各润滑点压力与流量，更新油池实时滑油量的结果。本实施例提供的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，采用二次开发，实现循环仿真以及数据流的自动传递和读写，大大提高仿真效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，其特征在于，包括步骤：
提取直升机主减速器的油池三维几何模型，在所述油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间；
读取直升机主减速器的飞行参数，计算出所述飞行参数作用于所述滑油时形成的液面相对应的液面法向量；
以计算出的所述液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出所述油池三维几何模型中的所述滑油的滑油油位高度数据；
对所述直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型，所述仿真分析模型实时读取所述滑油油位高度数据；
设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配。
2.根据权利要求1所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，其特征在于，
所述直升机主减速器的飞行参数包括三个姿态角和三个方向加速度，所述读取直升机主减速器的飞行参数，计算出所述飞行参数作用于所述滑油时形成的液面相对应的液面法向量的步骤包括：
由几何关系约束计算所述三个姿态角单独作用时所述滑油形成的液面对应的第一单位法向量；
计算所述三个方向加速度单独作用时所述滑油形成的液面对应的第二单位法向量；
根据计算出的所述第一单位法向量和所述第二单位法向量，获取液面法向量。
3.根据权利要求2所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，其特征在于，
所述以计算出的所述液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出所述油池三维几何模型中的所述滑油的滑油油位高度数据的步骤包括：
采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割所述油池三维几何模型；
求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若所述油池池体体积与所述油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的所述平面为液面，测出所述液面内的所述滑油的滑油油位高度数据。
4.根据权利要求3所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，其特征在于，
所述对所述直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型的步骤包括：
对所述直升机主减速器润滑***的元器件和元器件特性进行抽象及参数化；
根据抽象及参数化的元器件及各元器件的实际连接顺序，建立所述直升机主减速器的仿真分析模型，所述仿真分析模型可调用滑油油位高度数据。
5.根据权利要求4所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析方法，其特征在于，
所述根据所述仿真分析模型，获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配的步骤包括：
读取所述直升机主减速器的飞行参数以及相应的油池滑油油位高度数据；
在所述仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量；
根据计算出的所述各时刻各润滑点压力与流量，更新所述油池实时滑油量的结果。
6.一种直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，应用于终端中，其特征在于，所述直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置包括：
提取模块(10)，用于提取直升机主减速器的油池三维几何模型，在所述油池三维几何模型中模拟滑油的分布空间；
第一计算模块(20)，用于读取所述直升机主减速器的飞行参数，计算出所述飞行参数作用于所述滑油时形成的液面相对应的液面法向量；
第二计算模块(30)，以计算出的所述液面法向量和油池实时滑油量为约束条件，计算出所述油池三维几何模型中的所述滑油的滑油油位高度数据；
建立模块(40)，用于对所述直升机主减速器润滑***的元器件进行抽象及参数化，并构建润滑***参数化仿真分析模型，所述仿真分析模型实时读取所述滑油油位高度数据；
获取模块(50)，用于设置仿真和边界条件参数，仿真分析获取润滑***中各润滑点压力分布与流量分配。
7.根据权利要求6所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，其特征在于，
所述直升机主减速器的飞行参数包括三个姿态角和三个方向加速度，所述第一计算模块(20)包括：
第一计算单元(21)，用于由几何关系约束计算所述三个姿态角单独作用时所述滑油形成的液面对应的第一单位法向量；
第二计算单元(22)，用于计算所述三个方向加速度单独作用时所述滑油形成的液面对应的第二单位法向量；
获取单元(23)，根据计算出的所述第一单位法向量和所述第二单位法向量，获取液面法向量。
8.根据权利要求7所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，其特征在于，
所述第二计算模块(30)包括：
切割单元(31)，用于采用二分法调整液面法线平面高度，逐步切割所述油池三维几何模型；
测量单元(32)，用于求解出以液面法线构成的平面所包络的油池池体体积，若所述油池池体体积与所述油池实时滑油量的差值小于预设的计算允许误差时，则得出的所述平面为液面，测出所述液面内的所述滑油的滑油油位高度数据。
9.根据权利要求8所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，其特征在于，
所述建立模块(40)包括：
抽象单元(41)，用于对所述直升机主减速器润滑***各元器件和元器件特性进行抽象及参数化，建立所述直升机主减速器润滑***的仿真分析模型；
建立单元(42)，用于根据抽象及参数化的元器件及各元器件的实际连接顺序，建立所述直升机主减速器的仿真分析模型，所述仿真分析模型可调用滑油油位高度数据。
10.根据权利要求9所述的直升机主减速器润滑***动态仿真分析装置，其特征在于，
所述获取模块(50)包括：
读取单元(51)，用于读取直升机主减速器的飞行参数以及相应的油池滑油油位高度数据；
第三计算单元(52)，用于在所述仿真分析模型中设置仿真和边界条件参数，计算各时刻各润滑点压力与流量；
更新单元(53)，用于根据计算出的所述各时刻各润滑点压力与流量，更新所述油池实时滑油量的结果。
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