كاربرد تبديل زمان-كوتاه فوريه در تحليل ارتعاشي پروانه اصلي بالگرد

Use of short-time Fourier transform in vibration analysis of helicopter main rotor

در اين تحقيق، سعي بر آن است تا با پردازش داده‌هاي حاصل از اندازه‌گيري گشتاورهاي خمشي و پيچشي پره پروانه بالگرد در هنگام افزايش سرعت دوراني پروانه، نمودار نحوه تغيير فركانس‌هاي طبيعي پروانه بر حسب سرعت دوراني آن به‌ دست آيد. اين گشتاورها به كمك مجموعه‌هايي متشكل از چند كرنش‌سنج اندازه‌گيري شده‌اند. با توجه به ماهيت ناپاياي سيگنال‌هاي حاصل از اندازه‌گيري، تبديل زمان‌كوتاه فوريه به عنوان روشي مناسب براي پردازش و تحليل زمان- فركانسي اين سيگنال‌ها انتخاب شده است. سيگنال‌هاي گشتاور، تحت تحليل زمان- فركانسي قرار گرفته، نحوه تغيير محتواي فركانسي آن‌ها با زمان به‌دست مي‌آيد. آن‌گاه به كمك سيگنال اندازه‌گيري شده براي سرعت دوراني پروانه، نمودار نحوه تغيير محتواي فركانسي سيگنال‌هاي گشتاور با سرعت دوراني حاصل مي‌شود. با تشخيص بيشينه‌هاي نسبي اين نمودار مي‌توان فركانس‌هاي تشديد را به‌دست آورد كه در واقع فركانس‌هاي طبيعي پروانه هستند. براي پروانه مورد تست، فركانس‌هاي طبيعي با استفاده از روش محاسباتي هولتزر- ميكل‌استاد نيز به‌دست آمده و از نتايج آن براي تشخيص انتساب بعضي از فركانس‌هاي طبيعي به مود‌هاي مربوطه استفاده شده است.

The main effort of this work is on acquiring the Campbell diagram of a helicopter main rotor by processing the signals measured for the bending and torsional structural moments of its blade. These moments are gathered by some sets of strain gauges while increasing the blade rotational speed. Because of the non-stationary nature of these signals, the Short Time Fourier Transform (STFT) is chosen as the relevant processing method and applied to the moment signals. The result is the momentʹs spectral content variation versus time. Combining the measured rotational speed signal with the results of time-frequency transform, moment spectral content variation versus rotational speed is acquired. By determining the local maxima of this diagram, it is possible to determine the resonance frequencies which are in fact the natural frequencies. Natural frequencies of the rotor under the test have been calculated using computational Holtzer-Myklestad method which then used to find the assignment of some of natural frequencies to corresponding natural modes.