基于FlexTest 加載控制系統(tǒng)的外接式位移傳感器實時控制加載技術(shù)

通過模擬試驗的驗證，能夠滿足結(jié)構(gòu)靜力試驗的要求，并在結(jié)構(gòu)靜力試驗中成功運用，為以后類似的試驗提供參考及借鑒。

0 引言

在飛機結(jié)構(gòu)靜力試驗中為滿足對試驗件加載的要求，尤其是對某些特殊考核部位和對運動過程中試件的加載，單純的用力控或者位控作動筒達不到加載要求，提出基于FlexTest 加載控制系統(tǒng)的外接式位移傳感器實時控制加載技術(shù)，即將外接位移傳感器的輸出信號接入到控制系統(tǒng)，參與試驗控制加載，達到對考核部位的控制加載要求。以下分兩個不同的具體的試驗情況來闡述該控制加載技術(shù)。

1 外接式位移傳感器差動實時控制加載技術(shù)

大型飛機結(jié)構(gòu)靜力試驗中，飛機機翼需要同時施加垂向載荷、航向載荷。這兩個載荷在各自的加載方向上必然產(chǎn)生變形，由于大型飛機的機翼是細長的梁式結(jié)構(gòu)，垂向載荷產(chǎn)生的變形遠遠大于航向載荷產(chǎn)生的變形，因此在加載時會影響航向載荷施加的準確性。為了保證試驗實施加載的準確性，提出機翼航向點載荷隨動加載方法，即外接式位移傳感器差動實時控制技術(shù)。運用1個力控作動筒和1個位控作動筒，以及兩個不同的控制回路對航向加載點進行隨動加載，滿足該加載點的加載載荷及加載方向的加載要求。首先進行了模擬驗證試驗，力控作動筒1及其配置的載荷傳感器構(gòu)成的控制回路確保機翼航向載荷大小的施加;位控作動筒2通過安裝在機翼航向加載點固定的位移傳感器1和安裝在兩個力控作動筒連接處的位移傳感器2構(gòu)成的控制回路確保航向載荷的加載方向。試驗過程中由于其他垂向加載點的加載而使機翼垂向產(chǎn)生變形，此時位移傳感器1和位移傳感器2就會產(chǎn)生不同的位移輸出，將兩個位移傳感器的輸出信號接入到加法器運算，運算后輸出電壓信號給控制通道，根據(jù)命令和反饋的誤差控制位控作動筒2動作。這樣就實現(xiàn)了機翼航向載荷基于機翼垂向變形的隨動加載，保證了機翼航向載荷的方向的隨動。

如下圖所示，圖1為模擬驗證試驗安裝，圖2為該控制回路原理圖。

該種外接式位移傳感器差動實時控制加載技術(shù)成功解決了飛機結(jié)構(gòu)靜力試驗中載荷施加方向隨動的問題，確保了機翼產(chǎn)生垂向變形情況下機翼航向載荷的準確施加，并應(yīng)用于某型號結(jié)構(gòu)靜力中機翼航向點的加載。

2 外接式位移傳感器隨動實時控制技術(shù)

某型號飛機掛飛投放系統(tǒng)可靠性試驗中，掛飛投放系統(tǒng)在一定的飛行高度和速度下，掛飛投放機構(gòu)按一定次序收放，即掛飛投放樣機按一定的軌跡運動。投放機構(gòu)的收放動作由設(shè)計方通過其控制操作面板控制，對投放樣機載荷的施加由試驗方控制，要求試驗加載控制與投放系統(tǒng)運動保持同步。圖3為該投放樣機的加載示意圖，加載點在不同位置的載荷根據(jù)試驗任務(wù)書計算得出。

樣機在運動過程中不同時刻和位置的受載情況見表1.

運用以往的固定式加載方法就不能準確地反映樣機在投放過程中的受載情況，所以提出外接式位移傳感器隨動實時控制技術(shù)，用以準確反映樣機在投放過程中不同時刻和位置所受不同載荷的隨動加載技術(shù)。在投放樣機的底部一側(cè)接入位移傳感器，利用位移傳感器來實現(xiàn)兩個相對獨立控制系統(tǒng)的連接，用位移傳感器的輸出反映投放樣機的運動位置;同時把位移傳感器的輸出信號引入控制系統(tǒng)作為位移反饋信號，通過控制系統(tǒng)根據(jù)位移傳感器的實時反饋自動查表的形式對投放樣機進行隨動加載。圖4為位移傳感器與投放樣機的連接及其運動軌跡的示意圖，圖5為投放樣機2#加載點的SBC(Single Based Command)加載曲線，圖6為投放樣機3#加載點的SBC加載曲線。

該種外接式位移傳感器實時控制加載技術(shù)，將兩套獨立的控制系統(tǒng)連接起來，解決了對運動中試驗件隨動加載的問題。

3 結(jié)語

外接式位移傳感器實時控制加載技術(shù)可以解決對機翼等變形部位的航向加載點的加載，對運動過程中機構(gòu)的加載等問題。另外，對于FlexTest控制系統(tǒng)需要完成以下幾個方面的工作：

(1)位移傳感器與控制系統(tǒng)之間的信號轉(zhuǎn)換路徑必須重新設(shè)計、改造;輸入信號需要通過運算放大器運算后接入;同時還需要在控制系統(tǒng)的激勵輸出端接上合適的負載，有效保正控制通道的橋壓不失效，確?？刂葡到y(tǒng)處于正常運行狀態(tài);(2)轉(zhuǎn)換電路中負載的大小對整個控制回路的影響可以通過調(diào)整控制系統(tǒng)的增益放大系數(shù)來解決;(3)所用位移傳感器都需要進行標定，控制系統(tǒng)中其他控制參數(shù)需要以實標的方式確定，以滿足加載要求和加載控制精度。

(4)試驗中控制通道配置，事件動作設(shè)置，以及載荷譜設(shè)置同正常的結(jié)構(gòu)靜力試驗的配置。

通過本次地面驗證試驗，驗證了位控-力控模式轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)方式，通過現(xiàn)場觀察以及試驗數(shù)據(jù)分析，可以看出模式轉(zhuǎn)換過程迅速，狀態(tài)平穩(wěn)，沖擊小。符合試驗的要求，所得到的試驗數(shù)據(jù)滿足結(jié)構(gòu)靜力試驗中的要求，并在結(jié)構(gòu)靜力試驗中成功運用，為以后類似的試驗提供參考及借鑒。