某型飛機(jī)駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)測試探索

翁敏捷，劉誠

(航空工業(yè)洪都，江西南昌，330024)

某型飛機(jī)駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)測試探索

翁敏捷，劉誠

(航空工業(yè)洪都，江西南昌，330024)

通過某型飛機(jī)駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及特性規(guī)律，分析了該系統(tǒng)在測試過程中的測試原理、測試方法以及調(diào)裝方法和技巧。

駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)；PCU

0 引言

駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)是飛機(jī)的一個(gè)重要成件，它屬于飛行控制系統(tǒng)，對于教練機(jī)，其系統(tǒng)安裝在前艙和后艙內(nèi)。駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)是用來傳遞駕駛員操縱指令、通過操縱系統(tǒng)使飛機(jī)各操縱面按操縱指令進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)各種飛行姿態(tài)的穩(wěn)定控制，其工作性能良好與否，直接影響到駕駛員的正常操縱和飛行性能的穩(wěn)定發(fā)揮，甚至涉及飛行安全，因此對駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)基本特性參數(shù)的檢測，具有非常重要的意義。早期的機(jī)械式飛機(jī)飛控系統(tǒng)駕駛員單元往往采用彈簧秤進(jìn)行簡單的駕駛桿力測試，后來改用測力計(jì)測量駕駛桿力和桿位移等參數(shù)，現(xiàn)如今采用的是以計(jì)算機(jī)為核心的半自動化檢測系統(tǒng)。在駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)裝前測試過程中，需要測試調(diào)節(jié)的項(xiàng)目比較多，涉及到航向、縱向、橫向的機(jī)械零位、電氣零位、機(jī)械行程和縱向配平的調(diào)節(jié),機(jī)載指令傳感器電氣特性測試,縱向調(diào)效機(jī)構(gòu)配平特性測試,PCU子系統(tǒng)機(jī)械性能測試以及駕駛桿的開關(guān)邏輯測試等。

1 駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)概述

駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)簡稱PCU子系統(tǒng)，某型飛機(jī)駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)由前后艙駕駛桿組件、腳蹬組件、載荷機(jī)構(gòu)、渦電流阻尼器、縱向調(diào)效機(jī)構(gòu)、調(diào)效控制盒、指令傳感器及駕駛桿手柄等部件組成。前后艙共用一套縱向調(diào)效機(jī)構(gòu)、縱向渦電流阻尼器、橫向渦電流阻尼器、縱向載荷機(jī)構(gòu)、橫向載荷機(jī)構(gòu)、航向載荷機(jī)構(gòu)、縱向桿位移傳感器、橫向桿位移傳感器和腳蹬位移傳感器見圖1。

駕駛桿和腳蹬組件主要完成傳遞飛行員操縱動作，將飛行員的機(jī)械操縱形成飛行操縱指令。指令傳感器能夠敏感感應(yīng)飛行員操縱指令并形成模擬量電信號，輸入至飛行控制計(jì)算機(jī)。載荷機(jī)構(gòu)給飛行員提供與位移成比例的操縱力。渦電流阻尼器增加縱向或橫向操縱桿系統(tǒng)阻尼?？v向調(diào)效機(jī)構(gòu)用于卸除桿力，減輕飛行員在飛行中長時(shí)間穩(wěn)住駕駛桿的疲勞。調(diào)效控制盒實(shí)現(xiàn)縱、橫向配平操縱的后艙優(yōu)先邏輯，并根據(jù)飛行員的配平操縱指令對縱向調(diào)效機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。另外，前、后艙駕駛桿手柄上安裝了開關(guān)和按鈕，其中包括：縱、橫向配平開關(guān)、縱橫向人工配平控制、自動駕駛切除開關(guān)、自動改平開關(guān)、飛機(jī)改平指令、雷達(dá)控制按鈕、航電系統(tǒng)傳感器選擇開關(guān)、導(dǎo)彈放棄按鈕、前輪轉(zhuǎn)彎按鈕以及機(jī)上其他系統(tǒng)的一些功能控制。

2 駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)整體測試方法與技巧

PCU子系統(tǒng)裝前試驗(yàn)臺是一套采用半自動化方式來進(jìn)行駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)的裝前性能測試及故障判定的專用測試設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)L災(zāi)DT傳感器解調(diào)、調(diào)效機(jī)構(gòu)控制、外部傳感器供電及信號采集、桿頭開關(guān)信號采集等功能。PCU系統(tǒng)裝前試驗(yàn)臺測試設(shè)備系統(tǒng)原理如圖2所示。

2.1 測試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

PCU系統(tǒng)裝前試驗(yàn)臺由力傳感器、位移傳感器、A/D、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和電機(jī)等部分組成見圖3，它以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為主體，可以利用計(jì)算機(jī)軟件控制電機(jī)驅(qū)動被控對象運(yùn)動，由傳感器輸出被控對象上的參量，經(jīng)傳感器調(diào)理電路整理，再由A/D采樣電路實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，得到被控對象上的輸出參量，在檢測過程中通過計(jì)算機(jī)軟件對所測得參量繪制出相應(yīng)的曲線然后進(jìn)行判斷。能夠完成駕駛桿縱向及橫向桿力、桿位移、L災(zāi)DT電壓、有阻尼振蕩頻率以及腳蹬力、腳蹬位移等基本特性以及死區(qū)特性、線性特性等參考值參數(shù)的測試。

2.2 靜態(tài)特性測試

2.2.1 縱向靜態(tài)特性測試

首先將駕駛桿夾具安裝在前艙駕駛桿上（圖4），如圖5所示，將釣魚臺上線位移傳感器的棉線通過滑輪換向后纏在駕駛桿夾具橫向凸臺上，要求棉線末段水平；拉壓力傳感器一端接駕駛桿夾具縱向凸臺，另一端連接力把手。

拔出前后艙縱向中立銷，將前艙橫向中立位置銷住，前后推動前艙駕駛員操縱桿，松開駕駛員操縱桿使其自然中立；此時(shí)“L災(zāi)DTA電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTB電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTC電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTD電壓（災(zāi)）”的電壓值應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求。

然后以小于5mm/s的速度推動駕駛桿，順序?yàn)椤昂罄瓨O限—回中—前推極限—回中”，緩慢松開至自然中立位置。在力—線位移特性曲線中我們可以測出啟動力、最大位移、最大操縱力和空行程，具體的測試點(diǎn)取值方法如圖6和圖7。后艙測試方法和上述測試方法相同。

2.2.2 橫向靜態(tài)特性測試

如圖8所示，將釣魚臺上線位移傳感器的棉線通過滑輪換向后纏在駕駛桿夾具縱向凸臺上，要求棉線末段水平；拉壓力傳感器一端接駕駛桿夾具橫向凸臺，另一端連接力把手。

拔出前后艙橫向中立位置銷，將前艙縱向中立位置銷住，左右推動前艙駕駛員操縱桿，松開駕駛員操縱桿使其自然中立；此時(shí)“L災(zāi)DTA電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTB電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTC電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTD電壓（災(zāi)）”的電壓值應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求。

以小于5mm/s的速度推動駕駛桿，順序?yàn)椤白髽O限—回中—右極限—回中”，緩慢松開至自然中立位置，通過力—線位移特性曲線測出啟動力、最大位移、最大操縱力和空行程。后艙測試方法和上述測試方法相同。

2.2.3 腳蹬靜態(tài)特性測試

如圖9所示，將腳蹬夾具分別安裝在左、右腳蹬踏板上，拉壓力傳感器一端接腳蹬夾具凸臺，另一端連接力把手；釣魚臺上線位移傳感器的棉線通過滑輪換向后纏在腳蹬踏板上部，要求棉線末段水平。

由于航向靜態(tài)特性測試中左/右蹬分開測試，測左蹬時(shí)，線位移傳感器連接左腳蹬，拉壓力傳感器安裝在右腳蹬；測右蹬時(shí)，線位移傳感器連接右腳蹬，拉壓力傳感器安裝在左腳蹬。測左右腳蹬的測試方法相同。

前后推動前艙腳蹬，松開腳蹬使其自然中立；此時(shí)“L災(zāi)DTA電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTB電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTC電壓（災(zāi)）”、“L災(zāi)DTD電壓（災(zāi)）”的電壓值應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求。

以小于5mm/s的速度拉動前艙腳蹬，順序?yàn)椤跋蚝罄夷_蹬至極限位置—回中—向前推右腳蹬一小段（約5mm）—回中”，緩慢松開至自然中立位置，通過力—線位移特性曲線測出啟動力、最大位移、最大操縱力和空行程。后艙測試方法和上述測試方法相同。

2.3 動態(tài)特性測試

動態(tài)特性試驗(yàn)是測量駕駛桿縱向桿和橫向桿阻尼振蕩的阻尼比。圖10顯示的是PCU系統(tǒng)裝前試驗(yàn)臺某次測試記錄的縱向桿位移傳感器輸出電壓時(shí)間相應(yīng)曲線。

縱向桿阻尼比ξ的計(jì)算公式為：

其中：

橫向桿阻尼比的算法和縱向桿一樣。

2.3.1 縱向桿動態(tài)特性測試

將縱向桿位移傳感器接至測試設(shè)備上，連接電源，用手后拉桿至極限位置，松手釋放，通過測試設(shè)備可得到傳感器的時(shí)間響應(yīng)曲線見圖11，并由曲線計(jì)算出后拉阻尼比ξ。用手推桿后松手，重復(fù)上述步驟，可得出前推阻尼比ξ，前推后拉阻尼比均應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求。

2.3.2 橫向桿動態(tài)特性測試

橫向桿動態(tài)特性測試與上述方法相同，將橫向桿位移傳感器接至測試設(shè)備上，連接電源，用手左壓桿至極限位置，松手釋放，通過測試設(shè)備可得到傳感器的時(shí)間響應(yīng)曲線，并由曲線計(jì)算出左壓阻尼比ξ。用手右壓桿后松手，重復(fù)上述步驟，可得出右壓阻尼比ξ，左右壓桿阻尼比均應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求。若不滿足要求，可通過調(diào)整橫向渦電流阻尼器的阻尼力滿足要求。調(diào)整步驟相同。

3 結(jié)語

在駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)裝前測試時(shí)，通過其測試方法和技巧，可以有針對性地解決測試過程的難點(diǎn)，突破傳統(tǒng)的手工檢測手段，大大縮短了駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)的測試時(shí)間，并可以相對準(zhǔn)確快捷地判定駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)的工作性能，確保了駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)的無故障裝機(jī)，可為飛機(jī)的總裝試飛裝后調(diào)試提供前期保障。

[1]某教練機(jī)FZY-10A駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)安裝前試驗(yàn)工藝說明書，中航工業(yè)洪都.

[2]PCU系統(tǒng)裝前試驗(yàn)臺使用維護(hù)說明書，江西航天海虹測控技術(shù)有限責(zé)任公司.

[3]駕駛員操縱裝置子系統(tǒng)技術(shù)鑒定試驗(yàn)大綱國營一八八廠，2014，4.

Test on Pilot Control Unit Sub-System of One certain Type of Aircraft

Weng Minjie,Liu Cheng
(A災(zāi)IC-HONGDU，Nanchang，Jiangxi 330024)

Based on the principles,system composition and characteristic rule of the pilot control unit sub-system of one certain type of aircraft,this paper analyzes the test principles,test methods,swap installation method and skill of this system in test process.

Pilot control unit sub-system；PCU

2017-08-13）

>>>作者簡介 翁敏捷，男，1984年出生，2006年畢業(yè)于南昌航空大學(xué)，工程師，主要從事機(jī)電系統(tǒng)測試工作。劉誠，男，1990年出生，2012年畢業(yè)于南昌航空大學(xué)，工程師，主要從事飛控系統(tǒng)測試工作。