某型飛機(jī)輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

雷昱

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.025

摘 要：該文介紹了某型飛機(jī)輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)備的有效性。該設(shè)備能夠給剎車(chē)系統(tǒng)注入模擬的輪速信號(hào)，避免直接驅(qū)動(dòng)飛機(jī)機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提高試驗(yàn)效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：剎車(chē)控制單元 輪速模擬系統(tǒng) 輪速信號(hào)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（b）-0025-02

飛機(jī)鐵鳥(niǎo)試驗(yàn)臺(tái)是飛機(jī)設(shè)計(jì)、優(yōu)化和適航取證研制過(guò)程中最重要的試驗(yàn)平臺(tái)，主要承擔(dān)主飛控系統(tǒng)、高升力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、起落架和剎車(chē)系統(tǒng)的全機(jī)地面模擬試驗(yàn)，是飛機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)和適航取證的重要試驗(yàn)平臺(tái)。剎車(chē)系統(tǒng)是鐵鳥(niǎo)試驗(yàn)臺(tái)的重要組成，其功能是用于飛機(jī)起飛和著陸時(shí)縮短滑跑距離，保證起降安全。

在剎車(chē)系統(tǒng)工作的過(guò)程中，輪速傳感器采集飛機(jī)機(jī)輪的轉(zhuǎn)速，并將該信號(hào)發(fā)送到剎車(chē)控制單元，控制單元接收到輪速和其他相關(guān)信號(hào)后，通過(guò)控制算法來(lái)控制剎車(chē)壓力，實(shí)施剎車(chē)。在剎車(chē)系統(tǒng)的全機(jī)地面模擬試驗(yàn)中，可以使用輪速模擬系統(tǒng)向剎車(chē)控制單元注入模擬的輪速信號(hào)，這樣機(jī)輪不用發(fā)生真實(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)效率高。

該文提出一種飛機(jī)輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括系統(tǒng)的原理、組成和功能。最后使用該設(shè)備向剎車(chē)控制單元注入模擬輪速，通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)上數(shù)據(jù)采集設(shè)備解析到了輪速信號(hào)，驗(yàn)證了該輪速模擬系統(tǒng)的有效性。

1 方案設(shè)計(jì)

輪速模擬系統(tǒng)輸出的信號(hào)要通過(guò)合適的接口傳輸給剎車(chē)控制單元。圖1是輪速模擬系統(tǒng)的示意圖。正常情況下，輪速傳感器通過(guò)接口面板連接剎車(chē)控制單元，當(dāng)需要注入模擬輪速時(shí)，人工斷開(kāi)輪速傳感器接口，連接上輪速模擬系統(tǒng)接口。模擬系統(tǒng)由信號(hào)模擬單元、上位機(jī)及其控制軟件和相應(yīng)的接口組成，圖1中的方框內(nèi)標(biāo)示整個(gè)系統(tǒng)的組成。

2 系統(tǒng)組成

輪速模擬系統(tǒng)應(yīng)該具備如下功能：上位機(jī)軟件設(shè)定的輪速可以通過(guò)下位機(jī)發(fā)送給剎車(chē)控制單元，剎車(chē)控制單元能夠識(shí)別該模擬信號(hào)。同時(shí)上位機(jī)軟件可以人工調(diào)整模擬輪速的大小，能夠在試驗(yàn)中實(shí)時(shí)地改變模擬輪速，以適應(yīng)不同的試驗(yàn)任務(wù)。根據(jù)所需功能，模擬系統(tǒng)的各個(gè)部分設(shè)計(jì)如下。

2.1 信號(hào)模擬單元

信號(hào)模擬單元的功能是產(chǎn)生模擬的輪速信號(hào)。對(duì)于剎車(chē)系統(tǒng)，控制單元所能識(shí)別的輪速信號(hào)是幅值為0～30 V，頻率范圍為1～5 000 Hz的正弦波信號(hào)，不同的頻率對(duì)應(yīng)不同的輪速。因此，信號(hào)模擬單元需要產(chǎn)生上述的正弦波信號(hào)。飛機(jī)有4個(gè)機(jī)輪，四路輪速信號(hào)要分別發(fā)送給剎車(chē)控制單元內(nèi)部的正常剎車(chē)控制單元和備份剎車(chē)控制單元，因此，設(shè)備需要單獨(dú)輸出八路正弦波信號(hào)用來(lái)模擬輪速。信號(hào)模擬單元的實(shí)物如圖2所示。

2.2 上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)包括上位機(jī)計(jì)算機(jī)和控制軟件?？刂栖浖奢喫僭O(shè)定部分、輸出波形監(jiān)控部分和運(yùn)行狀態(tài)部分組成。輪速設(shè)定部分由人工鍵入所需模擬的信號(hào)，可以分別設(shè)置輪速信號(hào)，也可以同時(shí)設(shè)置相同的輪速信號(hào)。波形監(jiān)控部分用來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備輸出的輪速信號(hào)是否正確。運(yùn)行狀態(tài)部分用來(lái)指示設(shè)備是否正常運(yùn)行。

2.3 系統(tǒng)接口

上位機(jī)和信號(hào)模擬單元之間通過(guò)USB接口連接，信號(hào)模擬單元輸出的模擬信號(hào)連接到信號(hào)轉(zhuǎn)接面板，再通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)接面板傳輸?shù)絼x車(chē)控制單元中。所以信號(hào)模擬單元總共有八路輸出信號(hào)與信號(hào)轉(zhuǎn)接面板連接，每路信號(hào)由兩根信號(hào)線組成。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

該節(jié)通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證輪速模擬系統(tǒng)的有效性。飛機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)控制單元在收到輪速信號(hào)后，會(huì)將其發(fā)送到ARINC429總線上以供其他系統(tǒng)使用。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)剎車(chē)控制單元轉(zhuǎn)發(fā)的輪速，可以驗(yàn)證輪速模擬系統(tǒng)是否發(fā)送了正確的信號(hào)。該次試驗(yàn)中，通過(guò)輪模擬設(shè)備人工輸入模擬輪速：從10節(jié)到80節(jié)，階躍地改變模擬輪速，10節(jié)到80節(jié)的速度對(duì)應(yīng)16.9 ft/s到135.2 ft/s。采集設(shè)備得到的輪速信號(hào)見(jiàn)圖3，該數(shù)據(jù)與上述設(shè)定的值一致，證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。

4 結(jié)語(yǔ)

該文針對(duì)飛機(jī)鐵鳥(niǎo)試驗(yàn)中的剎車(chē)系統(tǒng)試驗(yàn)，提出了一種輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)用于向剎車(chē)控制單元注入模擬輪速，用于提高試驗(yàn)的效率和質(zhì)量。文章依次介紹了該輪速模擬系統(tǒng)的總體方案和具體組成，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的該系統(tǒng)的有效性，為剎車(chē)系統(tǒng)試驗(yàn)的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王曉勇，呂俊，王俊.基于DSP+FPGA的飛機(jī)輪速測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2014（6）：131-134.

[2] 劉燦，代永紅，肖偉.基于FPGA和51單片機(jī)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2012（4）：186-188.