飛機抗荷調壓器性能檢測儀的研制

嚴共鳴，趙德春，楊安元

（空軍第一航空學院 航空機械工程系，河南 信陽 464000）

0 引言

飛機機動性是影響飛機作戰效能的重要因素，但飛機作機動飛行時，飛行員承受過載大，容易出現視力喪失或意識喪失，飛機抗荷調壓器[1]可根據飛機飛行過載大小，自動調節飛行抗荷服氣囊的空氣壓力，提高飛行員耐過載能力，因此必須隨時檢測抗荷調壓器性能，確?？购烧{壓器時時處于性能良好狀態。為此，本文針對某型飛機討論了其抗荷調壓器性能檢測儀的研制，為飛機抗荷調壓器性能故障的判定和排除提供直接可靠的依據，提高檢測的科學性，從而確保飛行員、飛機裝備安全，充分發揮飛機機動性、提高作戰效能。

1 檢測儀的基本功能和性能要求

為確保不同過載飛行時飛行員具有足夠的抗過載能力，必須使得抗荷調壓器在不同飛行過載時輸出到飛行抗荷服的空氣壓力滿足設計需要。因此抗荷調壓器性能檢測儀必須能迅速準確地檢測不同過載下抗荷調壓器的實際輸出壓力、氣密性及安全活門打開時的輸出壓力等特性以作為抗荷調壓器性能好壞的評判依據。而要做到這一點，檢測儀除了在氣壓管路檢測系統方面有特殊要求外，還必須能仿真模擬飛機在不同過載飛行時抗荷調壓器的受力大小和振動環境。因此，設計的抗荷調壓器性能檢測儀應該具有下述性能指標。

試驗介質： 壓縮空氣。

供氣氣源壓力： 0～15MPa。

氣源壓力表測試范圍：0～25MPa，測試精度：1.6 級。

輸入壓力表測試范圍： 0～1.6MPa，測試精度： 0.4 級。

輸出壓力表測試范圍： 0～0.25MPa，測試精度： 0.4 級。

檢測儀供電電源： AC220×（1±10%）V，50Hz。

抗荷調壓器振動頻率： 水平方向振動頻率30～70Hz，振幅≯0.5mm。

抗荷調壓器最大模擬過載： 9g。

2 檢測儀基本組成及設計方案[2]

2.1 基本組成

為實現上述性能指標，檢測儀由氣壓管路系統、檢測面板、振蕩器、模擬過載組合砝碼等部分組成，如圖1 所示。

圖1 抗荷調壓器性能檢測儀組成框圖Fig.1 Construction diagram of testing instrument for aircraft anti-G pressure regulator performance

2.2 設計方案

（1）氣壓管路系統[3]。氣壓管路系統用于檢測儀調壓及氣密性、壓力輸出特性和安全活門打開壓力檢測。其組成原理如圖2 所示。

圖2 氣壓管路系統原理圖Fig.2 Air pressure pipe line system diagram

氣壓管路系統主要由氣濾（用于干燥和過濾壓縮空氣中的灰塵雜質）、穩壓氣瓶、進氣開關和放氣開關、抗荷服模擬氣瓶、精密減壓器、導管、三通（或四通）管接頭等組成。

當供氣氣源與接頭1 連接時，氣源壓力表顯示氣源壓力。打開進氣開關，高壓空氣經過氣濾過濾、穩壓氣瓶穩壓、精密減壓器減壓后進入抗荷調壓器，輸入壓力表顯示抗荷調壓器入口壓力。將砝碼加載到抗荷調壓器上，以模擬飛機機動飛行時作用在抗荷調壓器上的過載力，抗荷調壓器根據過載力的大小控制流入到抗荷服模擬氣瓶（模擬抗荷服的容積）內的氣壓，輸出壓力表顯示抗荷調壓器出口氣壓的大小，即抗荷服內氣壓的大小，從而實現該過載下抗荷調壓器輸出壓力的檢測。

（2）檢測面板。檢測儀面板用于安裝供氣氣源壓力表、抗荷調壓器輸入壓力表、抗荷調壓器輸出壓力表、抗荷調壓器振蕩安裝夾具、進氣開關、精密減壓器、放氣開關、振蕩器開關、電源開關等。其功能分述如下。

進氣開關： 用于接通供氣氣源。

放氣開關： 用于釋放檢測儀管路內余氣。

精密減壓器開關： 用于抗荷調壓器輸入壓力調節。

振蕩器開關： 用于啟動和切斷振蕩器振蕩，仿真飛行過程中抗荷調壓器的振動狀況。

氣源壓力表（25MPa）： 用于供氣氣源入口壓力指示。

輸入壓力表（1.6MPa）： 用于抗荷調壓器入口壓力指示。

輸出壓力表（0.25MPa）： 用于抗荷調壓器出口壓力指示。

振蕩安裝夾具： 用于將抗荷調壓器安裝在振蕩器上，便于其振蕩和性能檢測。

檢測氣路入口： 用于連接抗荷調壓器進口接管嘴。

檢測氣路出口： 用于連接抗荷調壓器出口接管嘴。

氣源接嘴： 用于連接檢測儀供氣氣源。

電源開關： 用于接通和斷開檢測儀交流供電。

（3）振蕩器。振蕩器通過在其振蕩安裝夾具上安裝抗荷調壓器以模擬飛行過程中飛機的振蕩狀況，再現抗荷調壓器性能的影響環境，提高檢測儀檢測的準確性，其結構原理如圖3 所示。

圖3 振蕩器結構原理圖Fig.3 Oscillator diagram

振蕩器由固定座，上下擋塊、滑塊、搖臂和帶曲軸的電機組成。固定座通過4-Φ10 孔固定在檢測儀的檢測面板上；上下擋塊限制滑塊只能作左右運動，滑塊上有4-M6 孔，用于固定抗荷調壓器；滑塊中心通過搖臂與電機的曲軸相連。

通過選擇適當的電機、設計適當的振蕩器結構尺寸，該振蕩器產生的使抗荷調壓器振動的振幅與頻率在飛機機動飛行時抗荷調壓器振動的固有特性范圍內（頻率為30～70Hz，振幅小于0.5mm），符合實際情況。

（4）模擬過載組合砝碼。模擬過載組合砝碼由基本砝碼組合而成，用來模擬飛機機動飛行時作用在抗荷調壓器上的法向過載力，從而得到符合實際的抗荷調壓器壓力輸出值，提高檢測的準確性。

當飛機飛行過載為n 時，由過載定義可計算出作用在抗荷調壓器上的法向過載力的大小F（F=nG），此即為組合砝碼的重力。

飛機在不同過載飛行情況下，過載力不同，這可通過基本砝碼的不同組合來實現。根據該型飛機實際飛行過載情況和過載力大小，可得出基本砝碼的模擬過載組合方式。

當飛機以不同過載飛行時，不同的砝碼組合將模擬不同的過載力，使抗荷調壓器輸出不同壓力的空氣，從而改變飛行員抗荷服內壓力，提高抵抗過載的能力。

2.3 檢測儀的檢測過程

根據上述設計原理和方案，研制出相應的檢測儀，并投入應用進行了實際檢測。其基本檢測過程為： 將待測抗荷調壓器安裝在振蕩夾具上，用氣壓軟管分別連接氣路檢測入口、出口及供氣氣源。打開進氣開關可接通供氣氣源，氣源壓力表可顯示供氣壓力，由此可判斷其壓力是否符合要求?？諝饨涀詭Э諝鉁p壓器的氣濾過濾減壓后，再經穩壓氣瓶進一步穩壓穩流，然后經精密減壓器第二次減壓，輸入壓力表顯示此時減壓后的壓力。當該壓力不符合抗荷調壓器檢測壓力要求時，可進一步微調精密減壓器，達到檢測壓力要求后，可把砝碼通過砝碼支架安放在抗荷調壓器上，接通電源開關可控制振蕩器工作以模擬飛行過載環境，輸出壓力表即可實時顯示抗荷調壓器出口壓力。據此，即可按抗荷調壓器的性能檢測要求和方法，通過測試用砝碼桿和砝碼，組合完成抗荷調壓器的不同飛行過載n 值模擬及各級過載負荷值n 下的壓力輸出特性、氣密性、安全活門打開壓力等性能檢測。全部檢測結束后，關閉進氣開關，打開放氣開關放掉檢測儀管路余氣。

3 結論

檢測儀研制成功并投入應用以來，共成功檢測多架飛機抗荷調壓器，其中發現性能故障1 次，檢測成功率100%。檢測表明：

（1）該檢測儀操作使用簡單，功能完善，檢測快速準確，抗干擾性好，機動性強。

（2）該檢測儀檢測原理不僅適用于指定機型抗荷調壓器的性能檢測，對其他飛機同樣適用，只要在檢測儀結構尺寸和砝碼質量等方面進行配套更改，即可研制出相應的新式檢測儀，因而具有廣闊的推廣應用前景。

[1] 汝少明.殲強飛機構造學[M].北京：海潮出版社，2006.

[2] 謝進.萬朝燕，杜立杰.機械原理[M].北京：高等育出版社，2010.

[3] 侯會喜.液壓傳動與氣動技術[M].北京：冶金工業出版社，2008.