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作者:
秀梅 任 - 北京動(dòng)力機(jī)械研究所
行業(yè):
航空/航天, 運(yùn)輸, 機(jī)器/機(jī)械
產(chǎn)品:
數(shù)據(jù)采集, 聲音與振動(dòng), 實(shí)時(shí), 分布式I/O, 軟件
挑戰(zhàn):
空臺(tái)帶飛試驗(yàn)是動(dòng)力系統(tǒng)在研制過程中的關(guān)鍵性試驗(yàn)。在本次試驗(yàn)中，飛行平臺(tái)的性能高，需求完成動(dòng)力系統(tǒng)起飛、爬高、加速等試驗(yàn)項(xiàng)目的考核，因此提高了對(duì)機(jī)載控制臺(tái)工作狀態(tài)下的力學(xué)環(huán)境要求。機(jī)載控制臺(tái)需要完成采集、監(jiān)控、通信等多種功能，所應(yīng)用的環(huán)境條件惡劣、電磁環(huán)境復(fù)雜，又由于涉及到飛機(jī)和被試產(chǎn)品的安全性，機(jī)載控制臺(tái)必須具備高可靠性。
解決方案:
基于NI CompactRIO 平臺(tái)開發(fā)了機(jī)載控制臺(tái)，用于帶飛過程中的試驗(yàn)狀態(tài)控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、安全報(bào)警、數(shù)字通信、試驗(yàn)安全保障系統(tǒng)監(jiān)控。具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性和易操作性。
"LabVIEW具有很強(qiáng)的信號(hào)處理和信號(hào)分析功能，改變了傳統(tǒng)的對(duì)轉(zhuǎn)速和振動(dòng)新好測(cè)量的方法，提高了測(cè)量精度。用CompactRIO系列產(chǎn)品開發(fā)的機(jī)載控制臺(tái)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性和易操作性。"
1 機(jī)載控制臺(tái)功能
根據(jù)試驗(yàn)要求，機(jī)載控制臺(tái)需完成如下功能：
- 機(jī)載控制臺(tái)能夠完成對(duì)多種型號(hào)被試產(chǎn)品的電氣和控制系統(tǒng)的自檢、射檢功能
- 機(jī)載控制臺(tái)能夠完成對(duì)多種型號(hào)被試產(chǎn)品濕起動(dòng)、干起動(dòng)、工藝起動(dòng)和制式起動(dòng)等試驗(yàn)項(xiàng)目的控制
- 機(jī)載控制臺(tái)能夠完成被試產(chǎn)品監(jiān)測(cè)參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作，參數(shù)包括：溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、指令電壓等
- 試驗(yàn)過程中，監(jiān)測(cè)參數(shù)超出限制范圍時(shí)，控制臺(tái)能夠自動(dòng)報(bào)警
- 被試產(chǎn)品工作時(shí)由于燃油泄漏造成艙內(nèi)部著火時(shí)，安裝在艙內(nèi)的火警探測(cè)器向控制臺(tái)發(fā)出火警信號(hào)，控制臺(tái)能夠進(jìn)行火警報(bào)警。飛行員根據(jù)火情按動(dòng)控制臺(tái)前面板上的“滅火”按鈕，控制滅火器滅火
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)要求
在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上需達(dá)到的效果：
- 高集成度：飛機(jī)內(nèi)部空間有限，盡量減少占用空間
- 自動(dòng)化：盡量減少飛行員的操作
- 可靠性：在惡劣的環(huán)境條件和復(fù)雜的電磁環(huán)境中可靠工作
- 高精度：測(cè)量信號(hào)種類較多，包括溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、指令電壓等，測(cè)量精度要求高
- 抗干擾能力強(qiáng)：在被試產(chǎn)品的控制中包括模擬量和數(shù)字量，控制臺(tái)硬件的抗干擾能力決定了飛機(jī)和被試產(chǎn)品的安全性
2.2 設(shè)計(jì)方案
通過對(duì)國(guó)內(nèi)外各廠家產(chǎn)品的比較， 設(shè)計(jì)人員一致認(rèn)為N ICompactRIO 平臺(tái)能夠達(dá)到方案預(yù)期的效果，可以快速地開發(fā)出復(fù)雜、并行、有效并且容易使用的機(jī)載控制臺(tái)，總體方案如圖所示。
采用CompactRIO 平臺(tái)開發(fā)出的產(chǎn)品外形尺寸為460mm ×230mm × 230mm，其外形是同類地面試驗(yàn)設(shè)備的1/6。
 
在軟件的編制上具有以下優(yōu)點(diǎn)：
- 利用LabVIEW touch-panel可以快速開發(fā)出數(shù)字顯示和圖形顯示界面；界面友好，使飛行員易于操作
- 軟件的編寫充分利用了LabVIEW 程序可并行的特點(diǎn)，監(jiān)控程序和測(cè)試程序同時(shí)運(yùn)行
- LabVIEW具有很強(qiáng)的信號(hào)處理和信號(hào)分析功能，改變了傳統(tǒng)的對(duì)轉(zhuǎn)速和振動(dòng)新好測(cè)量的方法，提高了測(cè)量精度
3 系統(tǒng)應(yīng)用情況：
機(jī)載控制臺(tái)為該型號(hào)動(dòng)力系統(tǒng)的研制工作作出了重要貢獻(xiàn)。機(jī)載控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)了：
- 進(jìn)場(chǎng)后控制臺(tái)開箱合格率100%
- 產(chǎn)品首次試驗(yàn)成功率100%
- 在所有試驗(yàn)過程中，控制臺(tái)的無故障率100%
- 由于該控制臺(tái)與飛機(jī)和其它設(shè)備之間匹配良好，將試驗(yàn)周期從以往的4 個(gè)月減少至10 天，節(jié)約了大量的試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)
4 結(jié)論：
用CompactRIO 系列產(chǎn)品開發(fā)的機(jī)載控制臺(tái)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性和易操作性，與傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備比較機(jī)載控制臺(tái)的性能優(yōu)越、功能強(qiáng)大。
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