[發明專利]一種直升機APU起動載荷模擬系統

有效

• 申請號: 202011114682.0
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112213106B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）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）人: 中國直升機設計研究所
• 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

本發明公開了一種直升機APU起動載荷模擬系統，包括APU起動載荷模擬裝置以及控制系統，所述APU起動載荷模擬裝置包括APU起動液壓馬達和負載裝置，所述負載裝置包括扭矩轉速傳感器、慣量模擬機構、扭矩傳感器以及加載液壓馬達；當APU起動液壓馬達以設定的角加速度啟動后，慣量模擬裝置將產生對應的慣性負載，并傳遞給APU起動液壓馬達；同時，慣量模擬裝置將其高速端的輸入轉速按照設定的速比減少后輸出到加載液壓馬達，加載液壓馬達將被動地跟隨APU起動液壓馬達旋轉；在轉動過程中，控制系統將實時地檢測APU液壓馬達的輸出轉速，以解算對應的模擬負載指令并發送給負載模擬器，由負載模擬器對加載液壓馬達的輸出載荷進行控制，從而完成可設定負載的模擬。

技術領域

本發明屬于電液伺服控制設計領域，具體涉及一種直升機APU起動載荷模擬系統。

背景技術

輔助動力系統(簡稱APU：Auxiliary power unit)是裝在直升機上的一套不依賴機外任何能源、自成獨立體系的小型動力裝置，用于地面起動主發動機(APU正常運轉之后，APU的壓氣機壓縮空氣，將該空氣輸送到主發動機，用于起動主發動機)并為地面操作提供電源以及提供空中應急電源。在某型直升機上首次采用蓄壓器驅動液壓馬達，從而帶動APU至APU起動成功的液壓起動方案，在液壓系統地面全模擬試驗中完成APU起動系統的性能參數檢測、可靠性水平驗證的地面試驗具有十分重要的現實意義

APU液壓起動系統中液壓馬達的負載即為APU，包括APU轉動部分轉動慣量、壓氣機工作時所需克服的空氣阻力、摩擦阻力等。在液壓系統地面全模擬試驗臺上安裝機上APU，不僅大幅增加了試驗成本而且嚴重影響試驗進度會使試驗周期延長，因此只要在地面試驗室條件下能為APU起動液壓系統完成相關試驗提供所必需的負載，復現其近似的工作狀態就可滿足其試驗要求，然而現有技術中尚沒有此類的載荷模擬方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種直升機APU起動載荷模擬系統，用于在地面試驗室條件下不安裝機上APU時為APU起動系統相關試驗完成負載模擬。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種直升機APU起動載荷模擬系統，包括APU起動載荷模擬裝置以及控制系統；所述APU起動載荷模擬裝置包括APU起動液壓馬達和負載裝置，所述負載裝置包括扭矩轉速傳感器、慣量模擬機構、扭矩傳感器以及加載液壓馬達；所述APU起動液壓馬達為直升機上的APU起動單元中的液壓馬達，APU起動液壓馬達通過蓄壓器驅動起動后，帶動所述APU起動負載裝置運轉；所述APU起動負載裝置用于模擬APU轉動部分的轉動慣量、壓氣機工作時所需克服的空氣阻力、摩擦阻力等；所述扭矩轉速傳感器用于反映APU起動單元所承受的模擬外負載，包括模擬機構產生的扭矩和加載液壓馬達加載的載荷譜扭矩；所述慣量模擬機構用于模擬APU外負載的角慣量；所述慣量模擬機構包括慣量盤與減速器，其中慣量盤用于提供外負載的角慣量，減速器用于對加載液壓馬達輸出的轉速進行減速；所述扭矩傳感器用于實現除慣量盤產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所需要控制精度的扭矩；所述加載液壓馬達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工作時所需克服的空氣阻力、摩擦阻力而產生的扭矩；

當APU起動液壓馬達以設定的角加速度啟動后，慣量模擬裝置將產生對應的慣性負載，并傳遞給APU起動液壓馬達；同時，慣量模擬裝置將其高速端的輸入轉速按照設定的速比減少后輸出到加載液壓馬達，加載液壓馬達將被動地跟隨APU起動液壓馬達旋轉；在轉動過程中，控制系統將實時地檢測APU液壓馬達的輸出轉速，以解算對應的模擬負載指令并發送給負載模擬器，由負載模擬器對加載液壓馬達的輸出載荷進行控制，從而完成可設定負載的模擬。

進一步地，所述控制系統包括負載模擬器，負載模擬器包括復合控制器、伺服閥、試驗控制器，其中，復合控制器通過伺服閥調節加載液壓馬達，試驗控制器通過人機接口獲取設定的載荷曲線，并獲取扭矩傳感器采集的扭矩信息、扭矩轉速傳感器采集的扭矩轉速信息發送給復合控制器，以使得復合控制器進行閉環控制。