一種機(jī)載導(dǎo)航產(chǎn)品工程試驗(yàn)車的設(shè)計(jì)

劉祥水，趙桂芳，尹進(jìn)軍

（國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

慣性導(dǎo)航產(chǎn)品由于其特有的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各種飛機(jī)，但由于其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，故障率一直很高，修理單位在維修時(shí)均會(huì)進(jìn)行多項(xiàng)試驗(yàn)，驗(yàn)證其性能。然而，在修理單位的實(shí)驗(yàn)室能夠進(jìn)行的均是靜態(tài)試驗(yàn)，慣性導(dǎo)航產(chǎn)品在空中運(yùn)動(dòng)的故障是很難復(fù)現(xiàn)的，為了解決對(duì)修理后的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能測(cè)試的問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠拉載導(dǎo)航產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能。在現(xiàn)有的條件下，將具有足夠空間的車輛改裝成試驗(yàn)車，搭載獨(dú)立設(shè)計(jì)的試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，即可完成上述任務(wù)，本文就是設(shè)計(jì)了一種機(jī)載導(dǎo)航產(chǎn)品工程試驗(yàn)車的方案。

1 試驗(yàn)車的功能

工程試驗(yàn)車是為修理后的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的專用配套設(shè)備，其應(yīng)具有如下功能：

（1）工程試驗(yàn)車能夠具有獨(dú)立的電源系統(tǒng)，能夠獨(dú)立地向測(cè)試系統(tǒng)提供電源，同時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的需要能夠提供慣性導(dǎo)航產(chǎn)品所需的交流、直流電源。

（2）工程試驗(yàn)車搭載的測(cè)試系統(tǒng)能向慣導(dǎo)系統(tǒng)供電，對(duì)慣導(dǎo)供電電源進(jìn)行控制、監(jiān)視和保護(hù)。

（3）搭載的測(cè)試系統(tǒng)能通過(guò)419 總線對(duì)系統(tǒng)輸出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、顯示和存儲(chǔ)。

（4）按照導(dǎo)航產(chǎn)品的試驗(yàn)要求，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離、計(jì)算。

（5）搭載的測(cè)試系統(tǒng)具有導(dǎo)航產(chǎn)品不同工作模式的切換功能，軟件具有簡(jiǎn)單良好的人機(jī)交互接口。

2 試驗(yàn)車的組成

根據(jù)工程試驗(yàn)車的功能需求和導(dǎo)航產(chǎn)品的測(cè)試需求，工程車主要包含有下列硬件：

（1）足夠空間的運(yùn)載車輛。根據(jù)市場(chǎng)上現(xiàn)有車輛的情況和試驗(yàn)車的需求，選定依維柯NJK5047 型車，并將進(jìn)行改裝。

（2）慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的專用測(cè)試系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室的專用測(cè)試系統(tǒng)采用立式機(jī)柜，將測(cè)試設(shè)備所需的穩(wěn)壓電源、各類控制臺(tái)、顯示器、計(jì)算機(jī)等設(shè)備安裝于一體。在試驗(yàn)車上沒(méi)有足夠的空間安裝較大的機(jī)柜、工控機(jī)和各類控制設(shè)備，需要對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行小型化的設(shè)計(jì)。

（3）獨(dú)立的電源系統(tǒng)，同時(shí)，在車輛行進(jìn)中能夠自動(dòng)充電。實(shí)驗(yàn)室的專用測(cè)試系統(tǒng)采用的市電和中頻穩(wěn)壓電源供電，是不間斷的電源。工程試驗(yàn)車必須重新設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)，能夠利用汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行充電，保持持續(xù)的電量。

（4）其他系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航產(chǎn)品在試驗(yàn)過(guò)程中需要冷卻，需要設(shè)計(jì)冷卻用的供風(fēng)系統(tǒng)；需要設(shè)計(jì)具有一定減震性能的安裝支架和連接供電系統(tǒng)、天線回路的試驗(yàn)電纜等組件。

3 試驗(yàn)車的布局設(shè)計(jì)

根據(jù)車輛的特點(diǎn)，將其駕駛室后的座位全部拆除，用于安裝專用測(cè)試設(shè)備、實(shí)驗(yàn)員用座椅、電源控制箱、產(chǎn)品安裝支架等，改裝后的車輛布局圖如圖1 所示。

圖1 工程車平面圖

車內(nèi)分為三段：駕駛室，測(cè)量控制室，慣導(dǎo)安裝室。各功能分室的設(shè)計(jì)方案：

3.1 駕駛室

駕駛室乘員3 人，左右側(cè)開(kāi)門；駕駛室和測(cè)量控制艙之間有隔斷；駕駛室和和測(cè)量控制艙之間隔斷，上面有透明玻璃窗，并開(kāi)有合適玻璃窗，便于駕駛員和試驗(yàn)員交流信息，沒(méi)有門通道。

3.2 測(cè)量控制室

測(cè)量控制室內(nèi)安裝有慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、帶旋轉(zhuǎn)座椅等。測(cè)量控制室的兩側(cè)有市電220V、50Hz 插座，便于維修和常規(guī)儀器的使用。測(cè)量控制室右側(cè)有側(cè)門，是試驗(yàn)員上下通道。測(cè)量控制艙后部有通道門，便于人員行走，對(duì)儀器設(shè)備檢查。測(cè)量控制室的頂端有頂置空調(diào)，當(dāng)車輛停下來(lái)后，采用市電供電制熱和制冷使用。當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，有車載制冷空調(diào)，其冷卻風(fēng)道在測(cè)量控制室的兩側(cè)上方。車輛制熱風(fēng)機(jī)安裝在測(cè)量控制室左側(cè)下方，車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)由熱風(fēng)機(jī)供熱?？照{(diào)裝置在車輛頂端，頂部有頂置空調(diào)和GPS 天線及護(hù)罩，車輛頂部也有不銹鋼護(hù)欄及上下爬梯。圖2 是工程車側(cè)視圖。

圖2 工程車側(cè)視圖

3.3 慣導(dǎo)安裝室

圖3 是工程車后視圖，在后部有一個(gè)左右對(duì)開(kāi)門，左右對(duì)開(kāi)門打開(kāi)后有一鎖緊裝置，對(duì)開(kāi)門也是慣導(dǎo)安裝時(shí)主要通道，如圖3 所示。需要注意的是，左側(cè)對(duì)開(kāi)門未鎖緊時(shí)，右側(cè)對(duì)開(kāi)門不準(zhǔn)關(guān)上，否則，對(duì)開(kāi)門在打開(kāi)時(shí)有可能損壞。只有在左側(cè)對(duì)開(kāi)門關(guān)上并鎖緊后，右側(cè)對(duì)開(kāi)門才能關(guān)上。

圖3 工程車后視圖

4 試驗(yàn)車測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖4 慣導(dǎo)車載測(cè)試系統(tǒng)組成方框圖

為盡量提高利用率，對(duì)工程試驗(yàn)車設(shè)計(jì)了2 套配置完全相同的測(cè)試系統(tǒng)，其構(gòu)成有控制臺(tái)、控制面板、計(jì)算機(jī)、蓄電池組、充電器、逆變器、固定在車體上的機(jī)柜，風(fēng)扇、GPS 接收天線等。慣導(dǎo)車載測(cè)試系統(tǒng)組成方框圖如圖4。

試驗(yàn)車的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的專用測(cè)試系統(tǒng)采用研華APK-3500P 無(wú)風(fēng)扇嵌入式工控機(jī)，加裝419 數(shù)據(jù)采集卡用于采集慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的輸出數(shù)字量，由大鋁板和減震支架組成的慣導(dǎo)安裝平臺(tái)用于安裝慣性導(dǎo)航產(chǎn)品，由控制柜A、B 組成的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品測(cè)量和電源控制組件，由操縱臺(tái)上A、B 控制面板和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的慣導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)控制面板用于對(duì)慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的狀態(tài)控制，車頂安裝有GPS 接收天線由于接受GPS 信號(hào)，車輛二發(fā)充電系統(tǒng)用于在車輛行進(jìn)過(guò)程中對(duì)車載電池組進(jìn)行充電。在安裝支架上裝有通風(fēng)風(fēng)扇，用于在慣性導(dǎo)航產(chǎn)品工作時(shí)進(jìn)行通風(fēng)冷卻。

每套供電系統(tǒng)的蓄電池采用湯淺四塊UXH200 型串聯(lián)而成，額定輸出電壓為24VDC，容量是200AH，全部充滿電后能為慣導(dǎo)產(chǎn)品提供2 小時(shí)以上電量。當(dāng)蓄電池組輸出電壓降到21VDC 以下或電量指示器低于倒數(shù)第二格時(shí)，利用全自動(dòng)充電器進(jìn)行充電，同時(shí)，在車輛行進(jìn)過(guò)程中采用蓄電池加二發(fā)組合供電方式，當(dāng)負(fù)載所需要電能大于二發(fā)供電能力時(shí)，蓄電池組補(bǔ)充電量給系統(tǒng)負(fù)載。當(dāng)負(fù)載所需要電能小于二發(fā)供電能力時(shí)，由二發(fā)輸出電能給系統(tǒng)負(fù)載，這個(gè)過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的，系統(tǒng)多余的電能給蓄電池組充電。

5 結(jié)語(yǔ)

工程試驗(yàn)車不僅可以在不同的地點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)動(dòng)測(cè)試，提高保障能力，還可以在行進(jìn)中測(cè)試產(chǎn)品的性能，尤其是動(dòng)態(tài)性能，在一定程度上提高了飛機(jī)飛行過(guò)程中慣性導(dǎo)航產(chǎn)品故障的復(fù)現(xiàn)率，在慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的維修單位，工程試驗(yàn)車具有很高的使用價(jià)值。