[發(fā)明專利]一種直升機(jī)APU起動載荷模擬系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011114682.0
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112213106B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李英;吳先超;金勇;王鴻輝;陳林青;林景紅;陸欣;楊宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國直升機(jī)設(shè)計研究所
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01R31/34;B64F5/60
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

1.一種直升機(jī)APU起動載荷模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括APU起動載荷模擬裝置以及控制系統(tǒng)；所述APU起動載荷模擬裝置包括APU起動液壓馬達(dá)和負(fù)載裝置，所述負(fù)載裝置包括扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、慣量模擬機(jī)構(gòu)、扭矩傳感器以及加載液壓馬達(dá)；所述APU起動液壓馬達(dá)為直升機(jī)上的APU起動單元中的液壓馬達(dá)，APU起動液壓馬達(dá)通過蓄壓器驅(qū)動起動后，帶動所述APU起動負(fù)載裝置運(yùn)轉(zhuǎn)；所述APU起動負(fù)載裝置用于模擬APU轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動慣量、壓氣機(jī)工作時所需克服的空氣阻力、摩擦阻力等；所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感器用于反映APU起動單元所承受的模擬外負(fù)載，包括模擬機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的扭矩和加載液壓馬達(dá)加載的載荷譜扭矩；所述慣量模擬機(jī)構(gòu)用于模擬APU外負(fù)載的角慣量；所述慣量模擬機(jī)構(gòu)包括慣量盤與減速器，其中慣量盤用于提供外負(fù)載的角慣量，減速器用于對加載液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速；所述扭矩傳感器用于實(shí)現(xiàn)除慣量盤產(chǎn)生的扭矩之外的加載載荷譜扭矩，所述扭矩為加載液壓馬達(dá)所需要控制精度的扭矩；所述加載液壓馬達(dá)用于提供加載載荷譜扭矩，其中載荷譜扭矩是模擬由于壓氣機(jī)工作時所需克服的空氣阻力、摩擦阻力而產(chǎn)生的扭矩；

當(dāng)APU起動液壓馬達(dá)以設(shè)定的角加速度啟動后，慣量模擬裝置將產(chǎn)生對應(yīng)的慣性負(fù)載，并傳遞給APU起動液壓馬達(dá)；同時，慣量模擬裝置將其高速端的輸入轉(zhuǎn)速按照設(shè)定的速比減少后輸出到加載液壓馬達(dá)，加載液壓馬達(dá)將被動地跟隨APU起動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)；在轉(zhuǎn)動過程中，控制系統(tǒng)將實(shí)時地檢測APU液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速，以解算對應(yīng)的模擬負(fù)載指令并發(fā)送給負(fù)載模擬器，由負(fù)載模擬器對加載液壓馬達(dá)的輸出載荷進(jìn)行控制，從而完成可設(shè)定負(fù)載的模擬；

所述控制系統(tǒng)包括負(fù)載模擬器，負(fù)載模擬器包括復(fù)合控制器、伺服閥、試驗(yàn)控制器，其中，復(fù)合控制器通過伺服閥調(diào)節(jié)加載液壓馬達(dá)，試驗(yàn)控制器通過人機(jī)接口獲取設(shè)定的載荷曲線，并獲取扭矩傳感器采集的扭矩信息、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器采集的扭矩轉(zhuǎn)速信息發(fā)送給復(fù)合控制器，以使得復(fù)合控制器進(jìn)行閉環(huán)控制；

所述復(fù)合控制器進(jìn)行閉環(huán)控制的過程包括：

復(fù)合控制器根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器反饋的轉(zhuǎn)速信息，解算得到當(dāng)前狀態(tài)下期望APU起動液壓馬達(dá)輸出載荷的控制量，對控制量進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換及功率放大后發(fā)送給伺服閥，由伺服閥根據(jù)控制量對加載液壓馬達(dá)輸出的實(shí)際載荷實(shí)現(xiàn)差值的精確控制和變化；扭矩傳感器檢測的扭矩作為加載液壓馬達(dá)給出的需要控制精度的扭矩，扭矩轉(zhuǎn)速傳感器檢測的扭矩作為APU起動液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出力矩監(jiān)測，根據(jù)測試到的數(shù)據(jù)結(jié)合加載載荷譜實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)APU起動載荷模擬系統(tǒng)，其特征在于，在對加載液壓馬達(dá)進(jìn)行控制的過程中，對于APU起動液壓馬達(dá)在轉(zhuǎn)速上存在波動而導(dǎo)致輸出載荷存在多余力偏差，通過復(fù)合控制器根據(jù)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器反饋的信息進(jìn)行計算后得到補(bǔ)償控制量，利用該補(bǔ)償控制量去消除或減小多余力引起的控制誤差。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)APU起動載荷模擬系統(tǒng)，其特征在于，由安裝在閥塊上并與加載液壓馬達(dá)進(jìn)回油腔相連的安全保護(hù)閥通過卸壓實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)APU起動載荷模擬系統(tǒng)，其特征在于，試驗(yàn)控制器、復(fù)合控制器及安全保護(hù)閥協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)時監(jiān)測試驗(yàn)過程的狀態(tài)，對系統(tǒng)提供切實(shí)有效的安全保障措施。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直升機(jī)APU起動載荷模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述安全保護(hù)閥由計算機(jī)控制柜的急停按鈕或復(fù)合控制器激活，其中急停按鈕為人工操縱，復(fù)合控制器為自動方式；復(fù)合控制器只會在輸出載荷、轉(zhuǎn)速等物理量的實(shí)際值超出設(shè)定的安全值后啟動激活指令。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)APU起動載荷模擬系統(tǒng)，其特征在于，加載液壓馬達(dá)和APU液壓馬達(dá)采取對扭方式加載，加載載荷模擬依靠加載液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)，加載力的大小由電液伺服閥控制管路壓力來完成。