飞机抗荷调压器性能检测仪的研制

2014-01-21严共鸣赵德春杨安元

机电产品开发与创新 2014年2期

严共鸣，赵德春，杨安元

（空军第一航空学院航空机械工程系，河南信阳 464000）

0 引言

飞机机动性是影响飞机作战效能的重要因素，但飞机作机动飞行时，飞行员承受过载大，容易出现视力丧失或意识丧失，飞机抗荷调压器[1]可根据飞机飞行过载大小，自动调节飞行抗荷服气囊的空气压力，提高飞行员耐过载能力，因此必须随时检测抗荷调压器性能，确保抗荷调压器时时处于性能良好状态。为此，本文针对某型飞机讨论了其抗荷调压器性能检测仪的研制，为飞机抗荷调压器性能故障的判定和排除提供直接可靠的依据，提高检测的科学性，从而确保飞行员、飞机装备安全，充分发挥飞机机动性、提高作战效能。

1 检测仪的基本功能和性能要求

为确保不同过载飞行时飞行员具有足够的抗过载能力，必须使得抗荷调压器在不同飞行过载时输出到飞行抗荷服的空气压力满足设计需要。因此抗荷调压器性能检测仪必须能迅速准确地检测不同过载下抗荷调压器的实际输出压力、气密性及安全活门打开时的输出压力等特性以作为抗荷调压器性能好坏的评判依据。而要做到这一点，检测仪除了在气压管路检测系统方面有特殊要求外，还必须能仿真模拟飞机在不同过载飞行时抗荷调压器的受力大小和振动环境。因此，设计的抗荷调压器性能检测仪应该具有下述性能指标。

试验介质：压缩空气。

供气气源压力： 0～15MPa。

气源压力表测试范围：0～25MPa，测试精度：1.6 级。

输入压力表测试范围： 0～1.6MPa，测试精度： 0.4 级。

输出压力表测试范围： 0～0.25MPa，测试精度： 0.4 级。

检测仪供电电源： AC220×（1±10%）V，50Hz。

抗荷调压器振动频率：水平方向振动频率30～70Hz，振幅≯0.5mm。

抗荷调压器最大模拟过载： 9g。

2 检测仪基本组成及设计方案[2]

2.1 基本组成

为实现上述性能指标，检测仪由气压管路系统、检测面板、振荡器、模拟过载组合砝码等部分组成，如图1 所示。

图1 抗荷调压器性能检测仪组成框图Fig.1 Construction diagram of testing instrument for aircraft anti-G pressure regulator performance

2.2 设计方案

（1）气压管路系统[3]。气压管路系统用于检测仪调压及气密性、压力输出特性和安全活门打开压力检测。其组成原理如图2 所示。

图2 气压管路系统原理图Fig.2 Air pressure pipe line system diagram

气压管路系统主要由气滤（用于干燥和过滤压缩空气中的灰尘杂质）、稳压气瓶、进气开关和放气开关、抗荷服模拟气瓶、精密减压器、导管、三通（或四通）管接头等组成。

当供气气源与接头1 连接时，气源压力表显示气源压力。打开进气开关，高压空气经过气滤过滤、稳压气瓶稳压、精密减压器减压后进入抗荷调压器，输入压力表显示抗荷调压器入口压力。将砝码加载到抗荷调压器上，以模拟飞机机动飞行时作用在抗荷调压器上的过载力，抗荷调压器根据过载力的大小控制流入到抗荷服模拟气瓶（模拟抗荷服的容积）内的气压，输出压力表显示抗荷调压器出口气压的大小，即抗荷服内气压的大小，从而实现该过载下抗荷调压器输出压力的检测。

（2）检测面板。检测仪面板用于安装供气气源压力表、抗荷调压器输入压力表、抗荷调压器输出压力表、抗荷调压器振荡安装夹具、进气开关、精密减压器、放气开关、振荡器开关、电源开关等。其功能分述如下。

进气开关：用于接通供气气源。

放气开关：用于释放检测仪管路内余气。

精密减压器开关：用于抗荷调压器输入压力调节。

振荡器开关：用于启动和切断振荡器振荡，仿真飞行过程中抗荷调压器的振动状况。

气源压力表（25MPa）：用于供气气源入口压力指示。

输入压力表（1.6MPa）：用于抗荷调压器入口压力指示。

输出压力表（0.25MPa）：用于抗荷调压器出口压力指示。

振荡安装夹具：用于将抗荷调压器安装在振荡器上，便于其振荡和性能检测。

检测气路入口：用于连接抗荷调压器进口接管嘴。

检测气路出口：用于连接抗荷调压器出口接管嘴。

气源接嘴：用于连接检测仪供气气源。

电源开关：用于接通和断开检测仪交流供电。

（3）振荡器。振荡器通过在其振荡安装夹具上安装抗荷调压器以模拟飞行过程中飞机的振荡状况，再现抗荷调压器性能的影响环境，提高检测仪检测的准确性，其结构原理如图3 所示。

图3 振荡器结构原理图Fig.3 Oscillator diagram

振荡器由固定座，上下挡块、滑块、摇臂和带曲轴的电机组成。固定座通过4-Φ10 孔固定在检测仪的检测面板上；上下挡块限制滑块只能作左右运动，滑块上有4-M6 孔，用于固定抗荷调压器；滑块中心通过摇臂与电机的曲轴相连。

通过选择适当的电机、设计适当的振荡器结构尺寸，该振荡器产生的使抗荷调压器振动的振幅与频率在飞机机动飞行时抗荷调压器振动的固有特性范围内（频率为30～70Hz，振幅小于0.5mm），符合实际情况。

（4）模拟过载组合砝码。模拟过载组合砝码由基本砝码组合而成，用来模拟飞机机动飞行时作用在抗荷调压器上的法向过载力，从而得到符合实际的抗荷调压器压力输出值，提高检测的准确性。

当飞机飞行过载为n 时，由过载定义可计算出作用在抗荷调压器上的法向过载力的大小F（F=nG），此即为组合砝码的重力。

飞机在不同过载飞行情况下，过载力不同，这可通过基本砝码的不同组合来实现。根据该型飞机实际飞行过载情况和过载力大小，可得出基本砝码的模拟过载组合方式。

当飞机以不同过载飞行时，不同的砝码组合将模拟不同的过载力，使抗荷调压器输出不同压力的空气，从而改变飞行员抗荷服内压力，提高抵抗过载的能力。

2.3 检测仪的检测过程

根据上述设计原理和方案，研制出相应的检测仪，并投入应用进行了实际检测。其基本检测过程为：将待测抗荷调压器安装在振荡夹具上，用气压软管分别连接气路检测入口、出口及供气气源。打开进气开关可接通供气气源，气源压力表可显示供气压力，由此可判断其压力是否符合要求。空气经自带空气减压器的气滤过滤减压后，再经稳压气瓶进一步稳压稳流，然后经精密减压器第二次减压，输入压力表显示此时减压后的压力。当该压力不符合抗荷调压器检测压力要求时，可进一步微调精密减压器，达到检测压力要求后，可把砝码通过砝码支架安放在抗荷调压器上，接通电源开关可控制振荡器工作以模拟飞行过载环境，输出压力表即可实时显示抗荷调压器出口压力。据此，即可按抗荷调压器的性能检测要求和方法，通过测试用砝码杆和砝码，组合完成抗荷调压器的不同飞行过载n 值模拟及各级过载负荷值n 下的压力输出特性、气密性、安全活门打开压力等性能检测。全部检测结束后，关闭进气开关，打开放气开关放掉检测仪管路余气。