某型飛機輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

雷昱

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

摘 要：該文介紹了某型飛機輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，并通過試驗驗證了設(shè)備的有效性。該設(shè)備能夠給剎車系統(tǒng)注入模擬的輪速信號，避免直接驅(qū)動飛機機輪轉(zhuǎn)動，從而提高試驗效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：剎車控制單元 輪速模擬系統(tǒng) 輪速信號

中圖分類號：TP206 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0025-02

飛機鐵鳥試驗臺是飛機設(shè)計、優(yōu)化和適航取證研制過程中最重要的試驗平臺，主要承擔(dān)主飛控系統(tǒng)、高升力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、起落架和剎車系統(tǒng)的全機地面模擬試驗，是飛機設(shè)計研發(fā)和適航取證的重要試驗平臺。剎車系統(tǒng)是鐵鳥試驗臺的重要組成，其功能是用于飛機起飛和著陸時縮短滑跑距離，保證起降安全。

在剎車系統(tǒng)工作的過程中，輪速傳感器采集飛機機輪的轉(zhuǎn)速，并將該信號發(fā)送到剎車控制單元，控制單元接收到輪速和其他相關(guān)信號后，通過控制算法來控制剎車壓力，實施剎車。在剎車系統(tǒng)的全機地面模擬試驗中，可以使用輪速模擬系統(tǒng)向剎車控制單元注入模擬的輪速信號，這樣機輪不用發(fā)生真實的轉(zhuǎn)動，實驗效率高。

該文提出一種飛機輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，包括系統(tǒng)的原理、組成和功能。最后使用該設(shè)備向剎車控制單元注入模擬輪速，通過試驗臺上數(shù)據(jù)采集設(shè)備解析到了輪速信號，驗證了該輪速模擬系統(tǒng)的有效性。

1 方案設(shè)計

輪速模擬系統(tǒng)輸出的信號要通過合適的接口傳輸給剎車控制單元。圖1是輪速模擬系統(tǒng)的示意圖。正常情況下，輪速傳感器通過接口面板連接剎車控制單元，當(dāng)需要注入模擬輪速時，人工斷開輪速傳感器接口，連接上輪速模擬系統(tǒng)接口。模擬系統(tǒng)由信號模擬單元、上位機及其控制軟件和相應(yīng)的接口組成，圖1中的方框內(nèi)標示整個系統(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：上位機軟件設(shè)定的輪速可以通過下位機發(fā)送給剎車控制單元，剎車控制單元能夠識別該模擬信號。同時上位機軟件可以人工調(diào)整模擬輪速的大小，能夠在試驗中實時地改變模擬輪速，以適應(yīng)不同的試驗任務(wù)。根據(jù)所需功能，模擬系統(tǒng)的各個部分設(shè)計如下。

2.1 信號模擬單元

信號模擬單元的功能是產(chǎn)生模擬的輪速信號。對于剎車系統(tǒng)，控制單元所能識別的輪速信號是幅值為0～30 V，頻率范圍為1～5 000 Hz的正弦波信號，不同的頻率對應(yīng)不同的輪速。因此，信號模擬單元需要產(chǎn)生上述的正弦波信號。飛機有4個機輪，四路輪速信號要分別發(fā)送給剎車控制單元內(nèi)部的正常剎車控制單元和備份剎車控制單元，因此，設(shè)備需要單獨輸出八路正弦波信號用來模擬輪速。信號模擬單元的實物如圖2所示。

2.2 上位機系統(tǒng)

上位機系統(tǒng)包括上位機計算機和控制軟件。控制軟件由輪速設(shè)定部分、輸出波形監(jiān)控部分和運行狀態(tài)部分組成。輪速設(shè)定部分由人工鍵入所需模擬的信號，可以分別設(shè)置輪速信號，也可以同時設(shè)置相同的輪速信號。波形監(jiān)控部分用來實時跟蹤設(shè)備輸出的輪速信號是否正確。運行狀態(tài)部分用來指示設(shè)備是否正常運行。

2.3 系統(tǒng)接口

上位機和信號模擬單元之間通過USB接口連接，信號模擬單元輸出的模擬信號連接到信號轉(zhuǎn)接面板，再通過信號轉(zhuǎn)接面板傳輸?shù)絼x車控制單元中。所以信號模擬單元總共有八路輸出信號與信號轉(zhuǎn)接面板連接，每路信號由兩根信號線組成。

3 試驗驗證

該節(jié)通過試驗驗證輪速模擬系統(tǒng)的有效性。飛機剎車系統(tǒng)控制單元在收到輪速信號后，會將其發(fā)送到ARINC429總線上以供其他系統(tǒng)使用。因此，通過監(jiān)測剎車控制單元轉(zhuǎn)發(fā)的輪速，可以驗證輪速模擬系統(tǒng)是否發(fā)送了正確的信號。該次試驗中，通過輪模擬設(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)的速度對應(yīng)16.9 ft/s到135.2 ft/s。采集設(shè)備得到的輪速信號見圖3，該數(shù)據(jù)與上述設(shè)定的值一致，證明了系統(tǒng)設(shè)計的有效性。

4 結(jié)語

該文針對飛機鐵鳥試驗中的剎車系統(tǒng)試驗，提出了一種輪速模擬系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，該系統(tǒng)用于向剎車控制單元注入模擬輪速，用于提高試驗的效率和質(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，并通過試驗驗證了設(shè)計的該系統(tǒng)的有效性，為剎車系統(tǒng)試驗的順利進行奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

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