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某型直升機(jī)球形指示器故障探測器的研制

作者: 時(shí)間:2006-05-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:介紹了利用CMOS數(shù)字集成電路技術(shù)對(duì)某型國外引進(jìn)直升機(jī)球形指示器故障探測器進(jìn)行的重新研制,設(shè)計(jì)了集成故障探測器模板,實(shí)現(xiàn)了球形指示器與原機(jī)陀螺平臺(tái)和仿形裝置的接口對(duì)拉。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/255694.htm

關(guān)鍵詞:球形指示器 CMOS集成電路 故障探測器

某型直升機(jī)自70年代中期引進(jìn)以來,為我國的科研和軍事訓(xùn)練作出了重要貢獻(xiàn)。但由于機(jī)載電子設(shè)備老化,許多機(jī)載設(shè)備已經(jīng)到了壽命的極限。特別是球形指示器,自90年代以來,因故障率太高,且無法修理,已經(jīng)嚴(yán)重影響了飛機(jī)的完好率和出勤率。因此采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想對(duì)球形指示器內(nèi)總的電子信號(hào)處理電路進(jìn)行全新設(shè)計(jì)尤為必要。

1 球形指示器的組在及原理

該型球形指示器是一種機(jī)電式模擬產(chǎn)品。其系統(tǒng)模塊鉸鏈關(guān)系如圖1所示。

它包括三個(gè)隨動(dòng)通道和一個(gè)故障探測器。每個(gè)通道由一個(gè)同步接受器SD、一個(gè)放大器AR、一個(gè)隨動(dòng)執(zhí)電動(dòng)機(jī)B以及相應(yīng)的減速傳動(dòng)裝置組成。球形指示器接受陀螺平臺(tái)輸出的俯仰角信號(hào)、傾斜角信號(hào)和仿形裝置輸出的航向角信號(hào),經(jīng)過三個(gè)隨動(dòng)通道,同時(shí)指示飛機(jī)的俯仰角、傾斜角和航向角。故障探順由Z2、Z3、Z4三個(gè)模塊組成,由它告知飛行員或地面維護(hù)人員球形指示器的工作的方向是否正常。

由于三個(gè)通道的工作原理基本相似,本文以傾斜通道為例。其工作原理如下:SD3接受陀螺平臺(tái)輸出的俯仰角信號(hào),若SD3的轉(zhuǎn)子所停位置與飛機(jī)傾斜不協(xié)調(diào)。則轉(zhuǎn)子有信號(hào)輸出,此失調(diào)信號(hào)經(jīng)過工率放大器AR3放大后加到執(zhí)行電機(jī)B3的控制線圈,使B3轉(zhuǎn)動(dòng),B3轉(zhuǎn)動(dòng)以后經(jīng)過減速傳裝置一方在帶動(dòng)SD3的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到協(xié)調(diào)位置,另一方面又帶動(dòng)球形指示器傾斜框架轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)時(shí),球形指示器便指示出相應(yīng)的飛機(jī)傾斜角。

2 故障探測器的研制

2.1 故障探測器的功能

故障探測器接口電路原理如圖2所示。

Z2是俯仰通道推測。檢測同步接受器SD2是否斷線、俯仰系統(tǒng)電機(jī)B2磨擦力矩是否過大及放大器是否出現(xiàn)故障使SD2的轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度降低(即誤差角度達(dá)到5±2度),將探測到的故障信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的處理后傳輸給閉鎖裝置模塊Z4。

Z3是傾斜通道探測模塊。檢測同步接受器SD3是否線、俯仰系統(tǒng)電機(jī)B3磨擦力矩是否過大以及放大器是否出現(xiàn)故障使SD3的轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度降低(即誤差角度達(dá)到5±2度),將探測到的故障信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的處理后傳輸給閉鎖裝置模塊Z4。

Z4是閉鎖裝置模塊。探測機(jī)上28V直流電、陀螺平臺(tái)傳送的27V直流電、機(jī)上單相26V400Hz的交流電是否出現(xiàn)故障。Z2、Z3的輸出信號(hào)傳輸?shù)絑4后,經(jīng)過邏輯處理后控制電磁鐵線圈的“通”和“”,從而控制故障旗的出現(xiàn)和消失。故障旗的出現(xiàn)有下列七種情況?:

A 沒有26V400Hz的交流電;

B 沒有28V的直流電源;

C 陀螺平臺(tái)沒有達(dá)到正常的工作狀態(tài),不向Z4傳輸27V直流電;

a執(zhí)行電機(jī)B2或放大器AR2工作不正常,SD2轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度下降,誤差角達(dá)到5±2度;

b同步接受器SD2轉(zhuǎn)子線圈斷線

c同步接受器SD3轉(zhuǎn)子線圈斷線;

d執(zhí)行電機(jī)B3或放大器AR3工作不正常,SD3轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度下降,誤差角達(dá)到5±2度。

上面的七種情況,只要有一種情況出現(xiàn),Z4即輸出低電位,電磁鐵斷電,磁力消失,故障旗出現(xiàn)。

2.2 故障探測器電路設(shè)計(jì)

根據(jù)A、B、C、a、b、c、d七種情況對(duì)故障的影響,可列出真值表,如表1和2所示。

由表1可知,只有A、B、C同時(shí)為高電位,故障旗才消失,表示指示器處于不常狀態(tài);否則只要有一為低電位,故障旗就出現(xiàn),指示器處于故障狀態(tài)。三者是“與”的關(guān)系,可用“與門”電路實(shí)現(xiàn)X=A·B·C。

由表2可知,只有a、b、c、d同進(jìn)為低電位時(shí)故障旗才消失,表示指示器處于正常狀態(tài);否則只要有為高電位,故障旗便出現(xiàn),指示器為故障狀態(tài)。四者是“或非”的關(guān)系,可用兩路“或非門”電路和“與門”電路實(shí)現(xiàn)Y=/a+b+c。

X與Y也是“與”的關(guān)系,可用“與門”電路實(shí)現(xiàn)Z=X·Y。

根據(jù)上述的分析,設(shè)計(jì)該探測器電路如圖3所示。

圖中VDD與自行研制的15V電源下端相連,VSS與15V電源地相連。采用LM124四集成運(yùn)算放大器電路對(duì)SD2、SD3輸出的脈動(dòng)信號(hào)a、d和直流信號(hào)b、c進(jìn)行前置處理,其四路輸出信號(hào)V0送到LM14001四二輸入端集成或非門電路的A1、B2、A2、B2輸出端,或非門輸出信號(hào)Y11=A1+B1+=a+d,Y21=A2+B2=b+c。A、B、C、Y11、Y21這五路信號(hào)作為LM4801四二輸入端集成與門電路的輸入信號(hào)。其中A路交流信號(hào)經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后送到與門電路的輸入端A1;B、C,兩路直流電信號(hào)經(jīng)分壓、穩(wěn)壓后送到與門電路的輸入端B2、A2;或非門電路輸出信號(hào)民Y11、Y21送到與門電路的輸入端B3、A3。由于Y1=A1?B1,而A1=A,B1=Y(jié)2=B?C,故Y1=ABC;又因?yàn)閅4=A4?B4,而4=Y(jié)1,B4=Y(jié)3=A3?B3=Y(jié)11?Y21=a+b+c+d,所以Y4=A?B?C?a+b+c+d。

3 系統(tǒng)試驗(yàn)

新研制的球形指示器故障探測器主要元器件均采用軍品,并經(jīng)過篩選,電路參數(shù)經(jīng)反復(fù)計(jì)算和調(diào)整,保證了信號(hào)輸出的精度,長時(shí)間工作穩(wěn)定可靠,達(dá)到了故障探測的要求,且邏輯思路清晰,便于飛行員的空中操作和地面維護(hù)人員的校驗(yàn)和維修。

通過地面校驗(yàn)器過行校驗(yàn),各項(xiàng)懷性能指標(biāo)達(dá)到并超過原有飛機(jī)廠家所規(guī)定的性能指標(biāo)要求。研制后的球形指示器的性能指標(biāo)和原方法提供的性能指標(biāo)可參看表3。

到目前為止,新改制的球形指示器已通過鑒定并裝機(jī)試飛600余小時(shí),性能良好。該項(xiàng)目解決了該型直升機(jī)球形指示器靠國外訂貸帶來的備件缺、訂貨難的問題,而且開創(chuàng)了改被動(dòng)維修為主動(dòng)維修的局面,具有顯著經(jīng)濟(jì)效益和軍事效益。

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