CN217893264U - 一种螺旋桨系统半物理仿真试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，包括：试验间、测控间、油源间、摄像头、试验台、操控台、模拟控制机柜、显示器和液压动力系统；摄像头和试验台安装在试验间内，摄像头的摄像区域覆盖试验台，试验台通过安装接口与被试螺旋桨系统和驱动测量装置连接；操控台、模拟控制机柜和显示器均安装在测控间内；液压动力系统安装在油源间内，其油源管路通过安装接口与驱动测量装置连接；操控台、模拟控制机柜、驱动测量装置和被试螺旋桨系统依次通信连接；本实用新型可同步检验螺旋桨及其控制系统的功能及彼此之间的协同控制功能。

Description

一种螺旋桨系统半物理仿真试验台

技术领域

本实用新型涉及试验仿真设备技术领域，更具体的说是涉及一种螺旋桨系统半物理仿真试验台。

背景技术

为了保证飞机飞行安全，需要对整个螺旋桨系统进行功能性能、耐久性等一系列鉴定试验，以保证螺旋桨系统具有足够的安全性和可靠性，从而保证飞机在所有飞行范围内的安全裕度超过正常使用要求。目前，厂内仅具备螺旋桨系统中的螺旋桨、桨距控制器、顺桨泵、限速器等各自专用的试验平台，试验平台功能单一且相互独立，部分试验还需前往发动机厂家结合发动机试车平台进行，大大降低了试验效率，增加了工厂的金钱、时间和空间成本。

因此，如何提供一种能够同步检验螺旋桨及其控制系统的功能及彼此之间的协同控制功能的螺旋桨系统半物理仿真试验台是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，有助于同步检验螺旋桨及其控制系统的功能及彼此之间的协同控制功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，包括：试验间、测控间、油源间、摄像头、试验台、操控台、模拟控制机柜、显示器和液压动力系统；

所述摄像头和所述试验台安装在所述试验间内，所述摄像头的摄像区域覆盖所述试验台，所述试验台通过安装接口与被试螺旋桨系统和驱动测量装置连接；所述操控台、所述模拟控制机柜和所述显示器均安装在所述测控间内；所述液压动力系统安装在所述油源间内，其油源管路通过安装接口与所述驱动测量装置连接；

所述操控台、所述模拟控制机柜、所述驱动测量装置和被试螺旋桨系统依次通信连接；

所述操控台用于发出指令信号至所述模拟控制机柜；所述模拟控制机柜用于为被试螺旋桨系统供电，并根据所述指令信号模拟出被试螺旋桨系统的试验控制参数，同时接收所述被试螺旋桨系统运行过程的试验数据反馈信号；所述驱动测量装置用于在所述液压动力系统所提供的液压动力下，驱动被试螺旋桨系统在模拟出的试验控制参数下运行，并采集被试螺旋桨系统运行过程中的实际运行参数，同时反馈至所述模拟控制机柜；

所述显示器分别与所述模拟控制机柜和所述摄像头通信连接，其用于实时显示所述模拟控制机柜接收的试验数据和实际运行参数以及所述摄像头所采集的试验画面信息。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述模拟控制机柜包括：测控机柜、信号交联模拟机柜、发动机模拟机柜和驱动测量控制机柜；被试螺旋桨系统包括：螺旋桨装置和螺旋桨电子控制器；所述螺旋桨装置与所述螺旋桨电子控制器通信连接；所述螺旋桨装置分别与所述驱动测量装置和所述液压动力系统机械传动连接；

所述测控机柜通过所述信号交联模拟机柜与所述螺旋桨电子控制器通信连接；

所述发动机模拟机柜和所述液压动力系统分别与所述测控机柜通信连接；

所述测控机柜用于通过所述操控台发出飞机/发动机功率杆和状态杆的指令信号至所述发动机模拟机柜；

所述发动机模拟机柜用于将指令信号转换为所述螺旋桨装置的转速信号；

所述驱动测量控制机柜用于控制所述驱动测量装置在所述液压动力系统所提供的液压动力下，驱动所述螺旋桨装置在所述转速信号下运行；

所述信号交联机柜用于将所述螺旋桨电子控制器的反馈信号进行格式转换后传输至所述测控机柜。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述螺旋桨装置至少包括：螺旋桨、顺桨泵、贝塔管组件和限速器。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述测控机柜还用于通过所述操控台发出飞机/发动机功率杆和状态杆的指令信号至所述信号交联机柜；所述信号交联机柜用于将所述指令信号进行格式转换后发送至所述螺旋桨控制器。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述模拟控制机柜还包括：试验数据管理机柜；所述试验数据管理机柜与所述测控机柜通信连接，其用于对试验数据进行存储。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述模拟控制机柜还包括：负载模拟机柜；所述负载模拟机柜与所述测控机柜通信连接；所述负载模拟机柜用于控制所述驱动测量装置为所述螺旋桨装置提供变距载荷；所述变距载荷包括：螺旋桨装置运行过程中的气动扭矩、离心扭矩以及配重臂作用在拨套上的作用力。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述驱动测量装置包括：驱动电机和加载缸；所述驱动电机与所述驱动测量控制机柜通信连接；所述加载缸与所述负载模拟机柜通信连接。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述驱动测量装置还包括：传感器组件；所述传感器组件与所述测控机柜通信连接；所述测控机柜根据所述传感器组件采集的螺旋桨装置的实际运行数据，判断是否存在故障信号，并将故障信号通过所述信号交联模拟机柜传输至所述螺旋桨电子控制器；

所述传感器组件至少包括：转速传感器、位移传感器和扭矩传感器；所述转速传感器用于测量所述螺旋桨装置的实际转速；所述位移传感器用于测量所述螺旋桨装置的实际桨叶角；所述扭矩传感器用于测量所述螺旋桨装置的实际拉力和应力。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述模拟控制机柜上还加载有状态指示装置；所述状态指示装置与所述模拟控制机柜通信连接，其用于指示被试螺旋桨系统运行过程的状态。

进一步的，在上述一种螺旋桨系统半物理仿真试验台中，所述显示器为55寸电视屏，且靠近所述操控台安装。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，针对螺旋桨及其电子控制器的测试验证需求，搭建螺旋桨控制系统的闭环运行环境，以检验螺旋桨及其控制器各组成部分在不同工作模式下的协同控制功能，无需对各组成部分进行单独测试，大大减少试验的金钱、时间和空间成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的螺旋桨系统半物理仿真试验台的结构框图；

图2为本实用新型提供的螺旋桨系统半物理仿真试验台的空间布局示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型实施例公开了一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，包括：试验间1、测控间2、油源间3、摄像头11、试验台12、操控台21、模拟控制机柜22、显示器23和液压动力系统31；

摄像头11和试验台12安装在试验间1内，摄像头11的摄像区域覆盖试验台12，试验台12通过安装接口与被试螺旋桨系统和驱动测量装置连接；操控台21、模拟控制机柜22和显示器23均安装在测控间2内；液压动力系统31安装在油源间3内，其油源管路通过安装接口与驱动测量装置连接；

操控台、模拟控制机柜、驱动测量装置和被试螺旋桨系统依次通信连接；

操控台用于发出指令信号至模拟控制机柜；模拟控制机柜用于为被试螺旋桨系统供电，并根据指令信号模拟出被试螺旋桨系统的试验控制参数，同时接收被试螺旋桨系统运行过程的试验数据反馈信号；驱动测量装置用于在液压动力系统所提供的液压动力下，驱动被试螺旋桨系统在模拟出的试验控制参数下运行，并采集被试螺旋桨系统运行过程中的实际运行参数，同时反馈至模拟控制机柜；

显示器分别与模拟控制机柜和摄像头通信连接，其用于实时显示模拟控制机柜接收的试验数据和实际运行参数以及摄像头所采集的试验画面信息。

本实施例中，被试螺旋桨系统包括：螺旋桨装置和螺旋桨电子控制器。

本实用新型将仿真试验台的试验台架按功能分为三个空间，即试验间、测控间和油源间，试验间用于安装试验台以及被试螺旋桨系统和驱动测量装置，测控间用于供工作人员发送指令信号至试验台，并监控试验间的试验数据和试验画面，油源间用于安放液压动力系统，以为试验提供能源和动力。本实施例所接收的试验数据反馈信号为螺旋桨电子控制器的反馈信号(比如伺服阀和电磁阀驱动信号)，接收的实际运行参数为螺旋桨装置实际运行参数(比如螺旋桨桨距角)，通过比对螺旋桨电子控制器的反馈信号和螺旋桨装置的实际运行参数，可对螺旋桨系统各组成部分的整体间的协同性能进行测试检验，能够大大提高试验效率。

其中，本实用新型实施例中的操控台可以包含多个操纵杆和控制终端，操作杆分别对应发出不同的指令信号，各操纵杆按照一定顺序排列至操作桌上；控制终端上可安装相应软件，软件界面上实时显示相关参数。

显示器为55寸电视屏，且靠近操控台安装。本实施例中，试验间位于中间，测控间和油源间分别位于两端，操控台靠近测控间和试验间之间的墙面设置，显示器也安装在该墙面上，且墙面上可以设置观察窗口，便于工作人员观察试验数据和试验状态。

在一个具体实施例中，模拟控制机柜包括：测控机柜、信号交联模拟机柜、发动机模拟机柜和驱动测量控制机柜；螺旋桨装置与螺旋桨电子控制器通信连接；螺旋桨装置分别与驱动测量装置和液压动力系统机械传动连接；

测控机柜通过信号交联模拟机柜与螺旋桨电子控制器通信连接；

发动机模拟机柜和液压动力系统分别与测控机柜通信连接；其中，测控机柜与信号交联模拟机柜和发动机模拟机柜间、以及发动机模拟机柜和驱动测量控制机柜间均通过以太网进行信号传输；

测控机柜用于通过操控台发出飞机/发动机功率杆和状态杆的指令信号至发动机模拟机柜；

发动机模拟机柜用于将指令信号转换为螺旋桨装置的转速信号；

驱动测量控制机柜用于控制驱动测量装置在液压动力系统所提供的液压动力下，驱动螺旋桨装置在转速信号下运行；

信号交联机柜用于将螺旋桨电子控制器的反馈信号进行格式转换后传输至测控机柜。

其中，螺旋桨装置至少包括：螺旋桨、顺桨泵、贝塔管组件和限速器。

本实用新型实施例中，测控机柜作为核心控制机柜，其可直接监测控制液压动力系统的状态，也可检测交联信号模拟机柜对指令信号进行格式转换后的信号以及螺旋桨电子控制器反馈的未经转换的原始PEC信号。

工作人员通过操作台发出飞机/发动机的指令信号依次至测控机柜和发动机模拟机柜，发动机模拟机柜将指令信号转换为螺旋桨装置的转速信号；驱动测量控制机柜控制驱动测量装置在液压动力系统所提供的液压动力下，驱动螺旋桨装置的相关机械结构在转速信号下实现螺旋桨变距，并通过驱动测量装置实时采集螺旋桨桨距角数据；测控机柜通过信号交联机柜接收格式转换后的螺旋桨电子控制器的反馈信号。本测试通过对比指令信号、反馈信号和桨距角数据，实现测试螺旋桨电子控制器与螺旋桨装置间的协同控制性能。

在一个实施例中，测控机柜还用于通过操控台发出飞机/发动机功率杆和状态杆的指令信号至信号交联机柜；信号交联机柜用于将指令信号进行格式转换后发送至螺旋桨控制器。

本实用新型实施例中，信号交联模拟机柜作为飞机/发动机和螺旋桨系统间的沟通桥梁，可将操作台通过测控机柜发出的功率杆和状态杆等飞机/发动机指令信号转换为被螺旋桨电子控制器能够识别的信号格式，也可实时采集螺旋桨电子控制器的试验数据的反馈信号，并将试验数据的反馈信号进行格式转换后通过测控机柜传输至操作台和显示器进行实时显示。工作人员可直接通过操作台发出指令信号依次通过测控机柜和信号交联模拟机柜传输至螺旋桨电子控制器和螺旋桨装置间的协同控制性能进行相应测试。

在一个实施例中，模拟控制机柜还包括：试验数据管理机柜；试验数据管理机柜与测控机柜通信连接，其用于对试验数据进行存储。本实用新型实施例中的试验数据管理机柜可以对试验过程中的所有数据进行实时存储，试验数据管理机柜中可以安装相应的数据分析软件，可对试验数据进行分析管理。

在其他实施例中，模拟控制机柜还包括：负载模拟机柜；负载模拟机柜与测控机柜通信连接；负载模拟机柜用于控制驱动测量装置为螺旋桨装置提供变距载荷，且负载模拟机柜的实时状态信号实时反馈至测控机柜；变距载荷包括：螺旋桨装置运行过程中的气动扭矩、离心扭矩以及配重臂作用在拨套上的作用力。

具体的，驱动测量装置包括：驱动电机和加载缸；驱动电机与驱动测量控制机柜通信连接；加载缸与负载模拟机柜通信连接。

本实用新型实施例驱动测量控制机柜接收到发动机模拟机柜发送来的螺旋桨装置(螺旋桨与限速器)的转速信号后，通过驱动电机驱动螺旋桨在该转速信号下转动。负载模拟机柜可以施加不同载荷至螺旋桨装置上进行相应试验。

在一个实施例中，驱动测量装置还包括：传感器组件；传感器组件与测控机柜通信连接；

传感器组件至少包括：转速传感器、位移传感器和扭矩传感器；转速传感器用于测量螺旋桨装置的实际转速；位移传感器用于测量螺旋桨装置的实际桨叶角；扭矩传感器用于测量螺旋桨装置的实际拉力和应力。

本实施例中，负载机柜可以实时接收转速传感器测量的螺旋桨装置的实际转速以及位移传感器测量的螺旋桨装置的实际桨叶角；并根据实际转速和桨叶角施加相应的载荷。

同时，螺旋桨电子控制器实时获取转速传感器所测量的转速，以实现通过限速器控制螺旋桨在规定转速下运行。

测控机柜实时监测传感器组件采集的螺旋桨、限速器、顺桨泵转速和螺旋桨拉力、桨叶应力及桨距角等数据，且同步至试验数据管理机柜和显示器，同时，根据传感器数据判断是否存在螺旋桨超速、欠速等故障信号，并将故障信号通过信号交联模拟机柜传输至螺旋桨电子控制器，此时，螺旋桨电子控制器会控制螺旋桨装置执行相应动作。不仅可以监控试验过程中的故障信号，还可以验证螺旋桨电子控制器对故障的处理性能。

在一个实施例中，模拟控制机柜上还加载有状态指示装置；状态指示装置与模拟控制机柜通信连接，其用于指示被试螺旋桨系统运行过程的状态。通过状态指示装置，可使工作人员对现场试验状态一目了然。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，包括：试验间、测控间、油源间、摄像头、试验台、操控台、模拟控制机柜、显示器和液压动力系统；

所述摄像头和所述试验台安装在所述试验间内，所述摄像头的摄像区域覆盖所述试验台，所述试验台通过安装接口与被试螺旋桨系统和驱动测量装置连接；所述操控台、所述模拟控制机柜和所述显示器均安装在所述测控间内；所述液压动力系统安装在所述油源间内，其油源管路通过安装接口与所述驱动测量装置连接；

所述操控台、所述模拟控制机柜、所述驱动测量装置和被试螺旋桨系统依次通信连接；

所述操控台用于发出指令信号至所述模拟控制机柜；所述模拟控制机柜用于为被试螺旋桨系统供电，并根据所述指令信号模拟出被试螺旋桨系统的试验控制参数，同时接收所述被试螺旋桨系统运行过程的试验数据反馈信号；所述驱动测量装置用于在所述液压动力系统所提供的液压动力下，驱动被试螺旋桨系统在模拟出的试验控制参数下运行，并采集被试螺旋桨系统运行过程中的实际运行参数，同时反馈至所述模拟控制机柜；

所述显示器分别与所述模拟控制机柜和所述摄像头通信连接，其用于实时显示所述模拟控制机柜接收的试验数据和实际运行参数以及所述摄像头所采集的试验画面信息。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述模拟控制机柜包括：测控机柜、信号交联模拟机柜、发动机模拟机柜和驱动测量控制机柜；被试螺旋桨系统包括：螺旋桨装置和螺旋桨电子控制器；所述螺旋桨装置与所述螺旋桨电子控制器通信连接；所述螺旋桨装置分别与所述驱动测量装置和所述液压动力系统机械传动连接；

所述测控机柜通过所述信号交联模拟机柜与所述螺旋桨电子控制器通信连接；

所述发动机模拟机柜和所述液压动力系统分别与所述测控机柜通信连接；

所述测控机柜用于通过所述操控台发出飞机/发动机功率杆和状态杆的指令信号至所述发动机模拟机柜；

所述发动机模拟机柜用于将指令信号转换为所述螺旋桨装置的转速信号；

所述驱动测量控制机柜用于控制所述驱动测量装置在所述液压动力系统所提供的液压动力下，驱动所述螺旋桨装置在所述转速信号下运行；

所述信号交联模拟机柜用于将所述螺旋桨电子控制器的反馈信号进行格式转换后传输至所述测控机柜。

3.根据权利要求2所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述螺旋桨装置至少包括：螺旋桨、顺桨泵、贝塔管组件和限速器。

4.根据权利要求2所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述测控机柜还用于通过所述操控台发出飞机/发动机功率杆和状态杆的指令信号至所述信号交联模拟机柜；所述信号交联模拟机柜用于将所述指令信号进行格式转换后发送至所述螺旋桨控制器。

5.根据权利要求2所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述模拟控制机柜还包括：试验数据管理机柜；所述试验数据管理机柜与所述测控机柜通信连接，其用于对试验数据进行存储。

6.根据权利要求2所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述模拟控制机柜还包括：负载模拟机柜；所述负载模拟机柜与所述测控机柜通信连接；所述负载模拟机柜用于控制所述驱动测量装置为所述螺旋桨装置提供变距载荷。

7.根据权利要求6所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述驱动测量装置包括：驱动电机和加载缸；所述驱动电机与所述驱动测量控制机柜通信连接；所述加载缸与所述负载模拟机柜通信连接。

8.根据权利要求7所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述驱动测量装置还包括：传感器组件；所述传感器组件与所述测控机柜通信连接；

所述传感器组件至少包括：转速传感器、位移传感器和扭矩传感器；所述转速传感器用于测量所述螺旋桨装置的实际转速；所述位移传感器用于测量所述螺旋桨装置的实际桨叶角；所述扭矩传感器用于测量所述螺旋桨装置的实际拉力和应力。

9.根据权利要求1所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述模拟控制机柜上还加载有状态指示装置；所述状态指示装置与所述模拟控制机柜通信连接，其用于指示被试螺旋桨系统运行过程的状态。

10.根据权利要求1所述的一种螺旋桨系统半物理仿真试验台，其特征在于，所述显示器为55寸电视屏，且靠近所述操控台安装。

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