CN111412880A - 一种飞机活动翼面偏角实时监测系统及方法 - Google Patents

一种飞机活动翼面偏角实时监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种飞机活动翼面偏角实时监测系统，所述系统包括：线性传感器，所述线性传感器连接于活动翼面的测量特征点，用于获取所述活动翼面偏转时测量特征点产生的线位移；数据处理模块，所述数据处理模块连接于所述线性传感器，用于将所述线性传感器测得的测量特征点的位移变化量进行处理以获得所述活动翼面的偏转角度；显示模块，所述显示模块连接于所述数据处理模块，用于将计算的偏转角度进行实时的显示。本申请的飞机活动翼面偏角实时监测系统可实时显示偏角，且数据灵敏度高、精度高。

Description

一种飞机活动翼面偏角实时监测系统及方法
技术领域
本申请属于航空技术领域，特别涉及一种飞机活动翼面偏角实时监测系统及方法。
背景技术
飞机操纵系统功能验证试验是在全机结构强度试验中进行的一种验证飞机各类型活动翼面操纵性能品质的试验，对确保新型飞行首飞安全具有重要意义。
试验时需要实时监测并记录活动翼面的偏角变化，并获取活动翼面极限偏度数据，以验证活动翼面极限偏度是否满足设计要求。由于目前结构强度试验所使用的倾角传感器均为重力原理，只能监测活动翼面相对于水平面的角度变化，因此只能满足副翼、升降舵、襟翼等水平定轴平直活动翼面偏角的实施测量和记录，但无法满足方向舵、全动尾翼等非水平定轴活动翼面的偏角监测问题。另外，现用的倾角传感器，无论单轴还是双轴，受环境温度变化影响会造成测量误差变大，使精度降低。
发明内容
本申请的目的是提供了一种飞机活动翼面偏角实时监测系统及方法，以解决上述任一问题。
在一方面，本申请提供的技术方案是：一种飞机活动翼面偏角实时监测系统，所述系统包括：
线性传感器，所述线性传感器连接于活动翼面的测量特征点，用于获取所述活动翼面偏转时测量特征点产生的线位移；
数据处理模块，所述数据处理模块连接于所述线性传感器，用于将所述线性传感器测得的测量特征点的位移变化量进行处理以获得所述活动翼面的偏转角度；
显示模块，所述显示模块连接于所述数据处理模块，用于将计算的偏转角度进行实时的显示。
在本申请一实施方式中，所述偏转角度包括：
偏转向极限点A时，偏角
Figure BDA0002444814250000021
偏转向极限点B时，偏角
Figure BDA0002444814250000022
式中，A和B分别为活动翼面两个偏转极限情况下的测量点，R为测量点运动过程中的旋转半径，L为线性传感器与测量点之间的初始长度，δA和δB为测量过程中的线性传感器的测量值。
在本申请一实施方式中，所述数据处理模块采用CPU、FPGA或PLC中的至少一种。
在本申请一实施方式中，所述显示模块采用显示器、手机或pad终端设备中的至少一种。
在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种飞机活动翼面偏角实时监测方法，所述方法包括：
在飞机翼面上确定测量特征点，其中，所述测量特征点远离活动翼面的转轴，使得线性传感器的拉丝垂直于所述测量特征点与所述转轴形成的法平面；
使线性传感器连接于所述测量特征点，通过所述线性传感器获取所述活动翼面上测量特征点的偏转位移；
根据所述偏转位移确定所述活动翼面的偏转角度，并通过显示模块实时显示偏转角度。
本申请的飞机活动翼面偏角实时监测系统及方法偏角测量原理清晰，数据可实时显示，可靠性和稳定性良好，试验实施简便、效率高；线性传感器精度高，计算得到的偏角数据灵敏度高、精度高。该试验测量方法具有原理清晰，测量精度高，适用范围广，可靠性和稳定性好，易于工程实施等优点，能够很好地满足活动翼面试验需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的飞机活动翼面偏角实时监测系统示意图。
图2为本申请的飞机活动翼面偏角测量原理图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了解决现有技术的飞机结构强度试验中，所有类型活动翼面的偏角测量通用性不强、适用范围不广的问题，本申请提出了一种能够高精度实时测量和记录飞机活动翼面偏角的监测系统及监测方法。
本申请的技术方案是通过线性传感器获取活动翼面某一指定特征点的位移变化数据，通过空间几何关系转换得到活动翼面偏角变化量，并通过数据采集装置实时显示和记录数据，属于一种间接角度测量方法。
因此，如图1所示的活动翼面偏角实时监测示意图，本申请首先提供了一种飞机活动翼面偏角实时监测系统，其包括：
线性传感器，线性传感器连接于活动翼面的测量特征点，用于获取活动翼面偏转时测量特征点产生的线位移；
数据处理模块，数据处理模块连接于线性传感器，用于将线性传感器测得的测量特征点的位移变化量进行处理以获得活动翼面的偏转角度；
显示模块，显示模块连接于数据处理模块，用于将计算的偏转角度进行实时的显示。
如图2所示的偏角测量基本原理图，在本申请中，偏转角度包括：
偏转向极限点A时，偏角
Figure BDA0002444814250000041
偏转向极限点B时，偏角
Figure BDA0002444814250000042
式中，A和B分别为活动翼面两个偏转极限情况下的测量点，R为测量点运动过程中的旋转半径，L为线性传感器与测量点之间的初始长度，δA和δB为测量过程中的线性传感器的测量值。
需要说明的是，图1中所示意的活动翼面转轴可以是垂直(尾舵转轴)的，也可以是水平(翼面舵面转轴)，本申请可以解决方向舵等定轴活动翼面的转轴不在水平面内的偏角测量问题。当然，也能适应于任何定轴活动翼面的偏角测量，两附图中的活动翼面都可以认为是转轴不在水平面内，无法用倾角传感器直接测量的情况。
在本申请中，数据处理模块采用可以进行数据处理的装置或结构，例如数据处理装置可以采用CPU、FPGA或PLC中的至少一种。
在本申请中，显示模块主要用于对处理后的偏转角度进行实时显示，其可以采用显示器、手机或pad终端设备中的至少一种。
需要说明的是，线性传感器采集的信息仅为线丝的伸出或缩回长度，此长度仅代表测量特征点在空间上的位移变化，通过对位移变化的转化，可得到偏转角度。然而通过显示模块予以显示时，除了可以实时显示偏转角度，还可以实时显示线性传感器的测量值等信息。
另外，本申请中还提供了一种飞机活动翼面偏角实时监测方法，其采用上述的飞机活动翼面偏角实时监测系统，所述监测方法包括如下主要步骤：
S1、在飞机活动翼面的表面上确定测量特征点，其中所述表面通常为飞机活动翼面选定测量特征点一侧的表面，而测量特征点远离活动翼面的转轴，以使得线性传感器的拉丝或丝线可以垂直于测量特征点与活动翼面转轴在空间上形成的法平面；
S2、确定线性传感器的安装位置，并通过安装支架固定线性传感器，之后使线性传感器的丝线连接于测量特征点，线性传感器接入数据采集系统，输入数据转换算法，并设置显示通道等，确认活动翼面处于中立位置时，数据采集系统调零，并完成数据采集频率、显示精度等初始设置，试验中当飞机活动翼面偏转时，通过线性传感器获取活动翼面上测量特征点的偏转位移；
S3、根据偏转位移确定活动翼面的偏转角度，并通过显示模块实时显示偏转角度。
偏角测量原理清晰，数据可实时显示，可靠性和稳定性良好，试验实施简便、效率高；线性传感器精度高，计算得到的偏角数据灵敏度高、精度高。该试验测量方法具有原理清晰，测量精度高，适用范围广，可靠性和稳定性好，易于工程实施等优点，能够很好地满足活动翼面试验需求。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种飞机活动翼面偏角实时监测系统，其特征在于，所述系统包括：
线性传感器，所述线性传感器连接于活动翼面的测量特征点，用于获取所述活动翼面偏转时测量特征点产生的线位移；
数据处理模块，所述数据处理模块连接于所述线性传感器，用于将所述线性传感器测得的测量特征点的位移变化量进行处理以获得所述活动翼面的偏转角度；
显示模块，所述显示模块连接于所述数据处理模块，用于将计算的偏转角度进行实时的显示。
2.如权利要求1所述的飞机活动翼面偏角实时监测系统，其特征在于，所述偏转角度包括：
偏转向极限点A时，偏角
Figure FDA0002444814240000011
偏转向极限点B时，偏角
Figure FDA0002444814240000012
式中，A和B分别为活动翼面两个偏转极限情况下的测量点，R为测量点运动过程中的旋转半径，L为线性传感器与测量点之间的初始长度，δA和δB为测量过程中的线性传感器的测量值。
3.如权利要求1所述的飞机活动翼面偏角实时监测系统，其特征在于，所述数据处理模块采用CPU、FPGA或PLC中的至少一种。
4.如权利要求1所述的飞机活动翼面偏角实时监测系统，其特征在于，所述显示模块采用显示器、手机或pad终端设备中的至少一种。
5.一种飞机活动翼面偏角实时监测方法，其特征在于，所述方法包括：
在飞机翼面上确定测量特征点，其中，所述测量特征点远离活动翼面的转轴，使得线性传感器的拉丝垂直于所述测量特征点与所述转轴形成的法平面；
使线性传感器连接于所述测量特征点，通过所述线性传感器获取所述活动翼面上测量特征点的偏转位移；
根据所述偏转位移确定所述活动翼面的偏转角度，并通过显示模块实时显示偏转角度。
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