CN208458958U - 一种飞机副翼作动器的振动试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞机副翼作动器的振动试验系统，包括信号发生器(10)、作动器控制器(20)、信号转接端子(30)、振动台(40)、液压油车(50)和数据采集仪(60)，所述信号发生器(10)依次与作动器控制器(20)、信号转接端子(30)之间信号连接；所述信号转接端子(30)分别连接所述数据采集仪(60)和副翼作动器(100)；所述副翼作动器(100)与所述液压油车(50)相连通；所述副翼作动器(100)与所述振动台(40)联动连接。本实用新型公开的一种飞机副翼作动器的振动试验系统，其可以安全、可靠地对飞机的副翼作动器进行振动试验，试验成本低，充分满足对副翼作动器的振动试验要求。

Description

一种飞机副翼作动器的振动试验系统

技术领域

本实用新型涉及振动试验技术领域，特别是涉及一种飞机副翼作动器的振动试验系统。

背景技术

目前，飞机的副翼，其作用是使飞机产生滚转力矩，以保证飞机具有横侧的操纵性。而飞机的副翼作动器是飞机飞控系统的重要组成部分。其性能的可靠程度直接影响飞机的飞行质量。因此，飞机的副翼作动器的结构及性能要求比较严格，这样才能在工作环境下精确控制飞机的飞行动作。为了能够满足所述要求，对飞机的副翼作动器进行振动试验，以验证其结构和性能的可靠性非常必要。

因此，目前迫切需要开发出一种振动试验系统，其可以对飞机的副翼作动器进行振动试验。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种飞机副翼作动器的振动试验系统，其可以安全、可靠地对飞机的副翼作动器进行振动试验，试验成本低，充分满足对副翼作动器的振动试验要求，有利于广泛的推广应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种飞机副翼作动器的振动试验系统，包括信号发生器、作动器控制器、信号转接端子、振动台、液压油车和数据采集仪，其中：

所述信号发生器依次与作动器控制器、信号转接端子之间信号连接；

所述信号转接端子分别连接所述数据采集仪和需要进行振动试验的副翼作动器；

所述副翼作动器与所述液压油车相连通；

所述副翼作动器与所述振动台联动连接。

其中，所述液压油车内设置有液压泵，所述液压泵与所述副翼作动器相连通，所述液压泵用于为所述副翼作动器提供稳压的压力输出。

其中，所述副翼作动器内置有一个位移传感器。

其中，所述数据采集仪，与所述位移传感器相信号连接，用于采集监测副翼作动器内置的位移传感器输出的位移信号。

其中，所述副翼作动器上具有进油口和回油口，所述副翼作动器上的进油口和回油口分别与所述液压油车的进油口管路和回油口管路相连通。

其中，所述副翼作动器通过一个工装夹具与所述振动台刚性连接在一起。

其中，所述工装夹具包括副翼底板，所述副翼底板的底面与所述振动台台面固定连接；

所述副翼底板的左边前端固定设置有一个副翼固定座；

所述副翼底板的右端固定设置有一个轴承固定座，所述轴承固定座的顶部设置有一个滚动轴承，所述滚动轴承的内圈固定连接有一个连接轴的右端；

所述连接轴的左端一体形成夹持部，所述夹持部的左端具有开口向左的凹槽，并且夹持部的左端纵向贯穿设置有一个固定销，所述固定销的前后两端通过螺母与所述夹持部相连接。

所述副翼底板的左边后端一体形成有固定台，所述固定台与所述轴承固定座位于同一轴线上；

所述副翼作动器包括纵向分布的作动器主体和作动杆，所述作动杆横向贯穿连接所述作动器主体的上端；

所述夹持部通过所述固定销与所述作动杆相固定连接；

所述作动器主体的上端与所述固定台固定连接；

所述作动器主体的下端尾部与所述副翼固定座固定连接。

其中，所述信号发生器和所述作动器控制器之间通过第一转接头进行信号连接；

所述作动器控制器和信号转接端子之间通过第二转接头进行信号连接；

所述信号转接端子和所述数据采集仪之间通过第三转接头进行信号连接；

所述信号转接端子和所述副翼作动器之间通过第四转接头进行信号连接。

其中，所述第一转接头、第二转接头、第三转接头和第四转接头为基本网络卡BNC接头。

其中，还包括控制仪、功率放大器、传感器放大器以及三个控制传感器和两个测量传感器，其中：

三个控制传感器，分别粘贴在工装夹具上，用于拾取所述副翼作动器的振动量级，然后发送给控制仪，并反馈所述控制仪的控制信号，实现闭环控制；

两个测量传感器，分别粘贴在所述作动器主体和作动杆表面，用于获取所述副翼作动器的加速度信号，然后发送给控制仪；

传感器放大器，分别与控制传感器和测量传感器相连接，用于将所述控制传感器和测量传感器发来的信号进行处理放大后，传送给所述控制仪；

控制仪，用于形成驱动电压信号，然后输出给功率放大器，同时接受传感器放大器的回馈信号；

功率放大器，与控制仪相连接，用于将控制仪输出的电压信号放大，然后输出给振动台，从而驱动振动台振动；

所述振动台，与功率放大器相连接，用于将所述功率放大器输出的驱动信号转化为振动输出。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提出了一种飞机副翼作动器的振动试验系统，其可以安全、可靠地对飞机的副翼作动器进行振动试验，试验成本低，充分满足对副翼作动器的振动试验要求，有利于广泛的推广应用，具有重大的生产实践意义。

此外，对于本实用新型提供的飞机副翼作动器的振动试验系统，其可以用于检测副翼作动器在预设振动频率和振动幅值的振动驱动下的结构和性能的变化。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种飞机副翼作动器的振动试验系统在对副翼作动器进行试验时的连接示意简图；

图2为本实用新型提供的一种飞机副翼作动器的振动试验系统中振动系统部分的结构方框图；

图3为本实用新型提供的一种飞机副翼作动器的振动试验系统中工装夹具的立体结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种飞机副翼作动器的振动试验系统需要进行振动试验的一种副翼作动器的外观结构示意图；

图中，1为第一转接头，2为第二转接头，3为第三转接头，4为第四转接头，5为工装夹具，6为液压油管；

10为信号发生器，20为作动器控制器，30为信号转接端子，40为振动台，50为液压油车，60为数据采集仪，100为副翼作动器，101为控制传感器，102为测量传感器，103为作动杆，104为作动器主体；

41为传感器放大器，42为控制仪，43为功率放大器；

51为副翼底板，52为副翼固定座，53为轴承固定座，54为滚动轴承， 55为连接轴，56为夹持部，57为固定销，58为固定台。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1、图2，本实用新型提供的一种飞机副翼作动器的振动试验系统，其主要用于安全、可靠地对飞机的副翼作动器进行振动试验，试验成本低，充分满足对副翼作动器的振动试验要求。本实用新型提供的飞机副翼作动器的振动试验系统，具体包括信号发生器10、作动器控制器20、信号转接端子30、振动台40、液压油车50和数据采集仪60，其中：

所述信号发生器10依次与作动器控制器20、信号转接端子30之间信号连接；

所述信号转接端子30分别连接所述数据采集仪60和需要进行振动试验的副翼作动器100；

所述副翼作动器100与所述液压油车50相连通；

所述副翼作动器100与所述振动台40联动连接。

在本实用新型中，需要说明的是，所述液压油车50内设置有液压泵，所述液压泵与所述副翼作动器100相连通，所述液压泵用于为所述副翼作动器100提供稳压的压力输出，所述液压泵用于提供动力源，具体可以采用380V的交流电进行供电。

在本实用新型中，具体实现上，所述副翼作动器100内置有一个位移传感器，用于监测所述副翼作动器100的动作，并输出位移信号。

在本实用新型中，具体实现上，所述副翼作动器100上具有进油口和回油口，所述副翼作动器100上的进油口和回油口分别与所述液压油车50 的进油口管路和回油口管路相连通。

在本实用新型中，具体实现上，所述副翼作动器100通过一个工装夹具5与所述振动台40刚性连接在一起。

在本实用新型中，具体实现上，所述固定夹具5可以与所述副翼作动器100通过卡接、螺纹连接等多种方式进行固定连接。

需要说明的是，所述工装夹具5，用于实现将副翼作动器100与振动台40之间的刚性连接，同时副翼作动器100的作动杆有伸缩动作的要求，工装夹具5在设计时，需要用滚动轴承来约束副翼作动器100的作动杆的径向，保证副翼作动器100的作动杆能正常伸缩。

对于本实用新型，通过工装夹具5，能够实现振动台40与作为试验件的副翼作动器100的刚性连接，使振动量级能够按照要求传递到副翼作动器100上，同时也能保证副翼作动器100的灵活可操作。

图3为本实用新型提供的一种飞机副翼作动器的振动试验系统中工装夹具的立体结构示意图。

参见图3、图4所示，所述工装夹具5包括副翼底板51，所述副翼底板51的底面与所述振动台40台面固定连接；

所述副翼底板51的左边前端固定设置有一个副翼固定座52；

所述副翼底板51的右端固定设置有一个轴承固定座53，所述轴承固定座53的顶部设置有一个滚动轴承54，所述滚动轴承54的内圈固定连接有一个连接轴55的右端；

所述连接轴55的左端一体形成有夹持部56，所述夹持部56的左端具有开口向左的凹槽，并且夹持部56的左端纵向贯穿设置有一个固定销57，所述固定销57的前后两端通过螺母与所述夹持部56相连接。

所述副翼底板51的左边后端一体形成有固定台58，所述固定台58与所述轴承固定座53位于同一轴线上；

所述副翼作动器100包括纵向分布的作动器主体104和作动杆103，所述作动杆103横向贯穿连接所述作动器主体104的上端；

所述夹持部56通过所述固定销57与所述作动杆103相固定连接；

所述作动器主体104的上端与所述固定台58固定连接(具体可以为螺纹固定连接)；

所述作动器主体104的下端尾部与所述副翼固定座52固定连接(具体可以为螺纹固定连接)。

在本实用新型中，具体实现上，所述信号发生器10和所述作动器控制器20之间通过第一转接头1进行信号连接；

所述作动器控制器20和信号转接端子30之间通过第二转接头2进行信号连接；

所述信号转接端子30和所述数据采集仪60之间通过第三转接头3进行信号连接；

所述信号转接端子30和所述副翼作动器100之间通过第四转接头4 进行信号连接。

需要说明的是，所述信号转接端子30，用于将作动器控制器20上的激励信号分两路，一路输送给数据采集仪60，一路输送给副翼作动器100，同时接受副翼作动器100上放的位移传感器输出的位移信号，然后输出给数据采集仪60；

具体实现上，所述第一转接头1、第二转接头2、第三转接头3和第四转接头4优选为基本网络卡(BNC)接头。

需要说明的是，所述信号发生器10用于输出预设频率和幅值的电压激励信号给作动器控制器20，例如可以提供3200Hz高频正弦信号，7Vrm(电压有效值)的电压，能够精确控制副翼作动器的微小动作。

在本实用新型中，具体实现上，所述信号发生器10可以为现有的任意一种普通的信号发生器，例如可以为苏州普源精电科技有限公司生产的型号为DG1022U的信号发生器。

具体实现上，所述振动台40优选为能够提供正弦推力的现有的振动试验台。

在本实用新型中，具体实现上，为了驱动振动台40。本实用新型的振动试验系统中，包括振动系统，该振动系统包括控制仪42、功率放大器43、振动台40、传感器放大器41以及三个控制传感器101和两个测量传感器 102，其中：

三个控制传感器101，分别粘贴在工装夹具5上，用于拾取所述副翼作动器100的振动量级，然后发送给控制仪42，并反馈所述控制仪42的控制信号，实现闭环控制；

两个测量传感器102，分别粘贴在所述作动器主体104和作动杆103 表面，用于获取所述副翼作动器100的加速度信号，然后发送给控制仪42；

需要说明的是，控制传感器获取的振动信号回馈给控制仪，用于闭环控制振动量级；测量传感器是加速度传感器，用来测量作动器的振动特性，分析其结构特征，位移传感器用来测量作动器在振动过程中，作动器伸缩动作的情况，用来分析作动器的性能。

传感器放大器41，分别与控制传感器和测量传感器相连接，用于将所述控制传感器和测量传感器发来的信号(是个弱信号)进行处理放大后，传送给所述控制仪42，由控制仪42进行计算。

控制仪42，用于将目标振动量级输出转换成驱动电压信号，然后输出给功率放大器43，同时接受传感器放大器41的回馈信号，计算控制偏差，不断调整控制信号，实现闭环控制；

功率放大器43，与控制仪42相连接，用于将控制仪42输出的电压信号(是一个弱信号)放大，然后输出给振动台40，从而驱动振动台40振动；

振动台40，与功率放大器43相连接，用于根据载流导体在磁场中受电磁力作用而运动的原理，将所述功率放大器43输出的驱动信号转化为振动输出。

在本实用新型中，所述控制传感器101和测量传感器102都是压电式加速度传感器。其中，控制传感器101是振动闭环控制的一部分，用来控制振动台的振动达到目标谱；测量传感器102用来测量产品上的振动响应，分析产品的振动特性，也为试验前后结构是否发生变化提供数据。

需要说明的是，在本实用新型中，对于控制仪42，所有加速度信号都是接到控制仪42上的，包括控制传感器和测量传感器，它能分析振动信号。同时，副翼作动器内置位移传感器的信号，控制仪不能满足采集要求，所以分析位移信号的仪器是数据采集仪。

对于本实用新型，形成了了两个控制循环，第一个控制循环是：控制仪→功率放大器→振动台→加速度传感器→传感器放大器→控制仪→功率放大器(如此以往循环)；第二个控制循环是：副翼作动器100的作动器控制器→作动杆伸缩→位移传感器→数据采集仪(单向采集记录)。

需要说明的是，对于本实用新型，测量传感器安装在作动器100关键部位上，用来分析作动器的结构特性，同时监测试验过程和试验前后作动器是否发生结构破坏；控制传感器安装在工装夹具5上面，用来控制振动量级，实现振动应力的施加。

具体实现上，所述控制传感器101和测量传感器102可以采用任意一种普通的压电式加速度传感器，例如可以为上海标智电子科技有限公司生产的型号为BW23150的压电式加速度传感器。

在本实用新型中，具体实现上，所述控制仪42可以为现有的任意一种普通的振动控制仪，例如可以为杭州亿恒科技有限公司生产的型号为 ECON VT-9016的振动控制仪。

需要说明的是，对于本实用新型，所述数据采集仪60构成本实用新型的信号采集系统，用于可以采集副翼作动器100的激励信号和副翼作动器 100内置的位移传感器的输出信号，采集频率可以达到10KHz。

所述数据采集仪60，与所述位移传感器相信号连接，用于采集监测副翼作动器100内置的位移传感器输出的位移信号，从而一旦位移出现异常 (例如超出预设的正常位移值)，第一时间能从信号上直观的监测到，从而能够获取副翼作动器100的动作情况，并且保证试验的正常进行。

为了更加清楚理解本实用新型，下面就本实用新型提供的飞机副翼作动器的振动试验系统的具体安装调试步骤，说明如下：

首先、将副翼作动器100安装到工装夹具5上，副翼作动器100的作动杆穿过工装夹具5中的活动轴承。工装夹具5与振动台40通过螺钉刚性连接；

然后，在工装夹具5表面粘贴安装三个控制传感器101和在副翼作动器100上面粘贴安装两个测量传感器102，连接这两种传感器信号线分别到传感器放大器41的输入端；

然后，将信号发生器10通过第一转接头1与作动器控制器20相连接，作动器控制器20的输出端与信号转接端子30对应连接，信号转接端子30 的另外的两端分别与数据采集仪60和副翼作动器100相连接；

然后，启动控制仪42，设置目标谱的振动条件，将传感器放大器41 的输出端连接到控制仪42上；

然后，液压油车50上电，将液压油车50的进油口管路和回油口管路接到副翼作动器100的进油口和回油口，检查无误后上压；

然后，进行功能检查，信号发生器10输出1935Hz、7Vrm(电压有效值)的正弦信号。检测作动器控制器20的输出激励和副翼作动器100上的位移传感器的信号是否正常，控制副翼作动器动作两个循环监视信号是否正常，油压是否正常，是否有漏油等现象。确认无异常后可进入下一步骤；

然后，将振动台40上电，控制仪42输出小量级的驱动信号，检查振动系统是否正常，检测控制传感器和监测传感器是否正常，确认无异常，便可正式开始试验。

对于本实用新型，其具有的结构设计，主要有以下考虑：

1、工装夹具能够满足副翼作动器的灵活动作和刚性连接，其具有的一阶固有频率能够避开副翼作动器在振动中的危险频率，使得振动试验能够正常进行；

2、在试验过程中，副翼作动器通过地面的液压油车供压3000PSI(磅 /平方英寸)，能够保证供油的安全可靠；

3、本实用新型采用的信号线缆和接头的要求高，信号转接端子的制作和线路连接需要工程经验；

4、通过信号发生器在振动环境下输出高频信号，来控制副翼作动器的动作，同时采集副翼作动器的位移输出信号，全程监测输出信号；

5、在振动试验中，要求测量副翼作动器的加速度响应，用于分析产品的结构特性，以及试验前后副翼作动器的频响特性曲线的比较。

需要说明的是，对于本实用新型，其将振动试验系统与功能检测系统相结合，保证副翼作动器在振动试验的同时，其性能可以准确监控和分析。该试验系统可以输出3KHz的高频激励和高频输出监测，能够及时发现副翼作动器在试验过程中微小的动作变化。本实用新型可以通过更换不同规格的工装夹具，来实现对不同规格的副翼作动器的振动试验。

跟现有技术相比较，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型设计的工装夹具经过有限元分析，避开了产品振动时的危险频率，同时工装夹具设计时，用滚动轴承来约束副翼作动器的作动杆的径向活动，使得副翼作动器的作动杆可以在动作方向自由动作；

2、本实用新型用到的线缆和接头，都是与试验件接口完全匹配的接头和线缆，并按照线路要求集成线路端盒，保证试验过程不会出现松脱，接头不匹配，信号不稳定等现象；

3、本实用新型使用信号发生器，来给作动器控制器进行供电，频率高达3000Hz，电压精度可达0.01V，从而可以调节副翼作动器的细微动作。同时操作方便，使用效率高。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种飞机副翼作动器的振动试验系统，其可以安全、可靠地对飞机的副翼作动器进行振动试验，试验成本低，充分满足对副翼作动器的振动试验要求，有利于广泛的推广应用，具有重大的生产实践意义。

此外，对于本实用新型提供的飞机副翼作动器的振动试验系统，其可以用于检测副翼作动器在预设振动频率和振动幅值的振动驱动下的结构和性能的变化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种飞机副翼作动器的振动试验系统，其特征在于，包括信号发生器(10)、作动器控制器(20)、信号转接端子(30)、振动台(40)、液压油车(50)和数据采集仪(60)，其中：

所述信号发生器(10)依次与作动器控制器(20)、信号转接端子(30)之间信号连接；

所述信号转接端子(30)分别连接所述数据采集仪(60)和需要进行振动试验的副翼作动器(100)；

所述副翼作动器(100)与所述液压油车(50)相连通；

所述副翼作动器(100)与所述振动台(40)联动连接。

2.如权利要求1所述的振动试验系统，其特征在于，所述液压油车(50)内设置有液压泵，所述液压泵与所述副翼作动器(100)相连通，所述液压泵用于为所述副翼作动器(100)提供稳压的压力输出。

3.如权利要求1所述的振动试验系统，其特征在于，所述副翼作动器(100)内置有一个位移传感器。

4.如权利要求3所述的振动试验系统，其特征在于，所述数据采集仪(60)，与所述位移传感器相信号连接，用于采集监测副翼作动器(100)内置的位移传感器输出的位移信号。

5.如权利要求1所述的振动试验系统，其特征在于，所述副翼作动器(100)上具有进油口和回油口，所述副翼作动器(100)上的进油口和回油口分别与所述液压油车(50)的进油口管路和回油口管路相连通。

6.如权利要求1所述的振动试验系统，其特征在于，所述副翼作动器(100)通过一个工装夹具(5)与所述振动台(40)刚性连接在一起。

7.如权利要求6所述的振动试验系统，其特征在于，所述工装夹具(5)包括副翼底板(51)，所述副翼底板(51)的底面与所述振动台(40)台面固定连接；

所述副翼底板(51)的左边前端固定设置有一个副翼固定座(52)；

所述副翼底板(51)的右端固定设置有一个轴承固定座(53)，所述轴承固定座(53)的顶部设置有一个滚动轴承(54)，所述滚动轴承(54)的内圈固定连接有一个连接轴(55)的右端；

所述连接轴(55)的左端一体形成有夹持部(56)，所述夹持部(56)的左端具有开口向左的凹槽，并且夹持部(56)的左端纵向贯穿设置有一个固定销(57)，所述固定销(57)的前后两端通过螺母与所述夹持部(56)相连接；

所述副翼底板(51)的左边后端一体形成有固定台(58)，所述固定台(58)与所述轴承固定座(53)位于同一轴线上；

所述副翼作动器(100)包括纵向分布的作动器主体(104)和作动杆(103)，所述作动杆(103)横向贯穿连接所述作动器主体(104)的上端；

所述夹持部(56)通过所述固定销(57)与所述作动杆(103)相固定连接；

所述作动器主体(104)的上端与所述固定台(58)固定连接；

所述作动器主体(104)的下端尾部与所述副翼固定座(52)固定连接。

8.如权利要求1所述的振动试验系统，其特征在于，所述信号发生器(10)和所述作动器控制器(20)之间通过第一转接头(1)进行信号连接；

所述作动器控制器(20)和信号转接端子(30)之间通过第二转接头(2)进行信号连接；

所述信号转接端子(30)和所述数据采集仪(60)之间通过第三转接头(3)进行信号连接；

所述信号转接端子(30)和所述副翼作动器(100)之间通过第四转接头(4)进行信号连接。

9.如权利要求8所述的振动试验系统，其特征在于，所述第一转接头(1)、第二转接头(2)、第三转接头(3)和第四转接头(4)为基本网络卡BNC接头。

10.如权利要求7所述的振动试验系统，其特征在于，还包括控制仪(42)、功率放大器(43)、传感器放大器(41)以及三个控制传感器(101)和两个测量传感器(102)，其中：

三个控制传感器(101)，分别粘贴在工装夹具(5)上，用于拾取所述副翼作动器(100)的振动量级，然后发送给控制仪(42)，并反馈所述控制仪(42)的控制信号，实现闭环控制；

两个测量传感器(102)，分别粘贴在所述作动器主体(104)和作动杆(103)表面，用于获取所述副翼作动器(100)的加速度信号，然后发送给控制仪(42)；

传感器放大器(41)，分别与控制传感器和测量传感器相连接，用于将所述控制传感器和测量传感器发来的信号进行处理放大后，传送给所述控制仪(42)；

控制仪(42)，用于形成驱动电压信号，然后输出给功率放大器(43)，同时接受传感器放大器(41)的回馈信号；

功率放大器(43)，与控制仪(42)相连接，用于将控制仪(42)输出的电压信号放大，然后输出给振动台(40)，从而驱动振动台(40)振动；

所述振动台(40)，与功率放大器(43)相连接，用于将所述功率放大器(43)输出的驱动信号转化为振动输出。