CN208872438U - 一种应变轮载及实时重量状态测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及飞行器测量计算领域,公开了一种应变轮载及实时重量状态测量系统。包括传感系统和测量模块，所述传感系统包括轮载传感器，飞行器每一个起落架叉耳部位粘贴一个轮载传感器，所述测量模块包括信号调理模块、A/D转换模块、通讯装置和数据采集计算模块，所述轮载传感器连接信号调理模块再连接A/D转换模块，所述A/D转换模块输出的数字信号依据轮载传感器标定公式矩阵计算得到起落架机轮的垂向载荷，所述垂向载荷通过通讯装置连接到数据采集计算模块。本方案能有效确定起落架与地面接触状态，可以获得地面静止状态飞机的重量和重心，以及飞机装载内容或外挂重量重心状态，有利于飞机的快速周转使用。而且测量模块体积小、重量轻，便于灵活放置。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器测量计算领域,特别是一种应变轮载及实时重量状态测量系统。
背景技术
飞行器轮载传感系统是关系飞行安全的重要因素。飞行器起飞时，需要确定机轮完全离开地面，进入空中飞行状态，才能收起起落架，否则会导致飞机失控坠毁；飞行器降落时，需要确定机轮可靠接触地面，才能由空中控制模式转入地面模式，使飞行器低头并进入三轮滑跑状态，减小升力，尽快建立刹车效率，或启动反推模式，使飞机尽快减速。在空中轮载误接通或到地面没有及时接通都会带来严重后果，前者会导致飞机失控坠毁，后者则可能导致飞机不能及时减速，冲出跑道等事故。而无人飞行器没有人在飞机上的观察，轮载信号的可靠性尤为重要。
传统的轮载传感器多为机械接触式，起落架接触地面，产生一定的压缩行程后，机械开关接通，系统显示轮载信号有效；起飞时，随着升力增加，机轮对地面的压力减小，起落架压缩行程减小到对应幅值时，轮载信号断开。由于起落架通常有着落减震吸能的要求，需要与地面的作用力达到较大幅值才能产生触发机械轮载开关的压缩行程，其灵敏度受到很大的限制，导致接地时不能及时接通，而起飞时又提前断开，增加了发生事故的可能性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种应变轮载及实时重量状态测量系统。
本实用新型采用的技术方案如下：一种应变轮载及实时重量状态测量系统，包括传感系统和测量模块，所述传感系统包括轮载传感器，飞行器每一个起落架叉耳部位粘贴一个轮载传感器，所述测量模块包括信号调理模块、A/D转换模块、通讯装置和数据采集计算模块，所述轮载传感器连接信号调理模块再连接A/D转换模块，所述A/D转换模块输出的数字信号依据轮载传感器标定公式矩阵计算得到起落架机轮的垂向载荷，所述垂向载荷通过通讯装置连接到数据采集计算模块。
进一步的，所述轮载传感器采用四片应变计组成的惠斯登全桥电路，在所述起落架叉耳部上选择N个剖面位置，所述N为大于1的自然数，每个剖面位置之间的间距为10mm，在每一个剖面设置一个惠斯登全桥电路，采用投票表决的方法选择工作的惠斯登全桥电路。
进一步的，所述测量模块还包括DC/DC电源模块，所述DC/DC电源模块将记载电压转化为5VDC和 3VDC两种电压，分别给测量模块和惠斯登全桥电路供电。
进一步的，所述信号调理模块采用差分放大器。
进一步的，所述通讯装置采用RS422接口，间隔10ms向数据采集计算模块发送垂向载荷。
进一步的，所述测量模块安装在起落架叉耳部的侧面。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本实用新型的技术方案利用起落架叉耳部位在受载时产生的变形，采用应变计测量局部应变量，确定起落架的受载状态，有效地确定起落架与地面的接触状态。同时，在地面静止状态，可以获得各起落架在地面上所受支持力的大小，从而可以实时获得飞机的重量和重心的状态，可以快速获得飞机装载内容或外挂重量重心状态、确定配重需求及每次飞行耗油量、可加油量等信息，有利于飞机的快速周转使用。其次，测量模块中信号调理模块和A/D转换模块体积小、重量轻等特点，便于灵活放置于轮载传感器附近，将轮载传感器输出的电压信号就近转换为数字信号，提高整个应变式轮载测量系统的抗干扰能力和测量精度。再者，由于应变式传感器动态响应快，且能获得飞机起降过程中起落架轮载的时间历程，因而可以更灵敏地测量出机轮与地面的接触状态，获得更可靠的轮载信号，有效克服了现有轮载测量方法的不足。
附图说明
图1是本实用新型应变轮载及实时重量状态测量系统的结构示意图。
图2是本实用新型轮载传感器惠斯登全桥电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
如图1所示，一种应变轮载及实时重量状态测量系统，包括传感系统和测量模块，所述传感系统包括轮载传感器，飞行器每一个起落架叉耳部位粘贴一个轮载传感器，所述轮载传感器设置轮载传感器激励，所述测量模块包括信号调理模块、A/D转换模块、通讯装置和数据采集计算模块，所述轮载传感器连接信号调理模块，轮载传感器的输出信号通过信号调理模块进行调理放大后，传输给A/D转换模块，所述A/D转换模块将其转化成数字信号，输出的数字信号依据轮载传感器标定公式矩阵计算得到起落架机轮的垂向载荷，所述垂向载荷通过通讯装置连接到数据采集计算模块。通过本技术方案：飞机在地面静止状态时，可以获得全部起落架的轮载信号，以及作用于全部起落架机轮上的垂向载荷，全部垂向载荷之和即为此时飞机的重量；依据起落架机轮的站位坐标，通过运算即可获得实时飞机的重心位置；同理，也可以快速获得飞机装载内容或外挂重量、重心状态、确定配重需求及每次飞行耗油量、可加油量等信息，有利于飞机的快速周转使用。
优选地，如图2所示为惠斯登全桥电路的示意图，所述轮载传感器采用四片应变计（R1、R2、R3、R4）组成的惠斯登全桥电路，在所述起落架叉耳部上选择N个剖面位置，所述N为大于1的自然数，每个剖面位置之间的间距为10mm，在每一个剖面设置一个惠斯登全桥电路，如果N取3即设置3个剖面，采用3选2投票表决的方法选择工作的惠斯登全桥电路提高轮载测量数据的可靠性。
优选地，所述测量模块还包括DC/DC电源模块，机载电压一般为28VDC，所述DC/DC电源模块将记载电压转化为5VDC和 3VDC两种电压，分别给测量模块和惠斯登全桥电路供电。
优选地，所述信号调理模块采用差分放大器进行轮载传感器电压信号调理，差分放大器增益为128倍（该增益可调）。A/D转换模块无噪声转换精度20位，采样频率100Hz（该频率可调）。采样过程中进行抗混滤波和数字滤波，并应用过采样技术进行采样及数据抽取（最少32倍抽取）。每一次输出的采样数据都是经过多次采样和计算获得，避免“野值”出现，提高了数据采集的可靠性。
所述通讯装置采用RS422接口，间隔10ms向数据采集计算模块发送垂向载荷。上述过程可以获得飞机起降过程中起落架轮载的时间历程。本结构中，整个测量模块外廓尺寸为长×宽×高=45mm×20mm×25mm，重量不大于0.150kg。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种应变轮载及实时重量状态测量系统，其特征在于：包括传感系统和测量模块，所述传感系统包括轮载传感器，飞行器每一个起落架叉耳部位粘贴一个轮载传感器，所述测量模块包括信号调理模块、A/D转换模块、通讯装置和数据采集计算模块，所述轮载传感器连接信号调理模块再连接A/D转换模块，所述A/D转换模块输出的数字信号依据轮载传感器标定公式矩阵计算得到起落架机轮的垂向载荷，所述垂向载荷通过通讯装置连接到数据采集计算模块。
2.如权利要求1所述的应变轮载及实时重量状态测量系统，其特征在于：所述轮载传感器采用四片应变计组成的惠斯登全桥电路，在所述起落架叉耳部上选择N个剖面位置，所述N为大于1的自然数，每个剖面位置之间的间距为10mm，在每一个剖面设置一个惠斯登全桥电路，采用投票表决的方法选择工作的惠斯登全桥电路。
3.如权利要求2所述的应变轮载及实时重量状态测量系统，其特征在于：所述测量模块还包括DC/DC电源模块，所述DC/DC电源模块将记载电压转化为5VDC和 3VDC两种电压，分别给测量模块和惠斯登全桥电路供电。
4.如权利要求3所述的应变轮载及实时重量状态测量系统，其特征在于：所述信号调理模块采用差分放大器。
5.如权利要求4所述的应变轮载及实时重量状态测量系统，其特征在于：所述通讯装置采用RS422接口。
6.如权利要求1或者5所述的应变轮载及实时重量状态测量系统，其特征在于：所述测量模块安装在起落架叉耳部的侧面。
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| CN110793552A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-02-14 | 中国直升机设计研究所 | 一种直升机离地检测系统及检测方法 |
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