飞机舵面偏转测试装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15700710 阅读:65 留言:0更新日期:2017-06-25 09:15
本发明专利技术提出一种飞机舵面偏转测试装置及方法,装置包括测试单元和上位机;测试单元包括壳体、吸盘式固定装置、MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源;上位机包括计算机、数据传输模块、显示模块;MEMS九轴传感器采集舵面的三轴加速度信号、三轴磁力数据和三轴角速度信号,并传输给MCU控制器;温度传感器将温度信号传输给MCU控制器用于温度补偿;MCU控制器根据输入信号解算得到舵面偏角和舵面偏转角速度,并将舵面偏角和舵面偏转角速度通过数据传输模块传输给上位机。本发明专利技术具备操作简单、测量精度高、能够界面显示、适用范围广、使用寿命长、具备强大的数据库存放各种机型的舵面标准参数、远程控制终端测试单元、智能数据分析等诸多智能化特点。

Aircraft rudder surface deflection testing device and method

The invention provides a method for aircraft rudder deflection test device and method, the device comprises a test unit and PC; test unit comprises a shell, suction type fixing device, MCU controller, MEMS nine axis sensor, temperature sensor, data transmission module, power supply; PC includes a computer, a data transmission module, display module; MEMS nine axis sensor rudder three axis acceleration signals, three axis and three axis magnetic data angular velocity signal, and transmitted to the MCU controller; the temperature sensor temperature signal transmission to the MCU controller for temperature compensation; MCU controller according to the input signal calculated rudder angle and rudder angle and speed, rudder angle and rudder the partial angular velocity through the data transmission module is transmitted to the host computer. The invention has simple operation, high accuracy of measurement, interface display, wide application range, long service life, strong data stored in various models of the rudder standard parameters, remote control terminal test unit, intelligent data analysis and other intelligent features.

【技术实现步骤摘要】
飞机舵面偏转测试装置及方法
本专利技术涉及航空测试
,具体为一种飞机舵面偏转测试装置及方法。
技术介绍
飞机完成一个转向动作,需要飞行员在飞机的三个轴向都做出相应的动作才能完成转向。设航空器重心为参考点,划分出三条轴线,并依此进行改变动作,分别是俯仰(Pitch)、滚转(Roll)和偏航(Yaw)。机身横轴线为中心,机首/机尾上下的旋转称为俯仰;机身纵轴线为中心,两边机翼上下的旋转称为滚转;而以机身重心垂直线为中心,机首/机尾左右的旋转称为偏航。常规航空器皆是由三条轴线的协调动作在空间中运动。当飞机需要俯仰(爬升或下降)动作时,即是由升降舵作上下的动作,以扰动机身上下的气流,产生俯仰力矩,达到机首/机尾上下角度的改变。当飞机需要滚转(倾斜)动作时,两侧机翼后方的副翼分别作出相反的动作,以改变两边机翼升力,产生滚转力矩,达到机身的旋转。当飞机需要偏航(转向)动作时,即是由方向舵向左或右转动,以扰动机身左右的气流,产生偏航力矩,达到机首/机尾方向的改变。通过这三组控制面,飞机便可以作任何方向的转动。当然,要完成一个顺畅的转弯,飞行员必须同时操作这些控制面,才可以使飞机在相同的水平面上改变方向。主控制面由副翼(Aileron)、升降舵(Elevator)、与方向舵(Rudder)组成。主控制面上的每个微小参数都直接影响飞行姿态。飞机舵面偏转角必须在维护手册规定范围内,如果超过规定范围,将影响飞机的飞行性能,危及到飞行安全,因此,飞行前每个舵面的角度测试是一项重要的环节,测试的精准度直接影响的飞机在空中飞行姿态调整时对每个舵面参数的调制。因此,提高测试飞机舵面角度的精准度是非常必要的。现阶段测试飞机舵面的滚转、偏航、俯仰等角度都是利用人工测试方法得到测试数据。具体操作是:测试工程师站立在升降梯上,用夹具将刻度盘夹在相应位置,因为停放飞机的机库可能不是完全水平,加之飞机机身、机翼存在一定的俯角,故测试前必须对测试工具进行校正零位,通过繁琐的工作,使量角器上的0刻度线对准指正,调整工作完成。启动测试后,测试工程师站立在升降梯上,利用同位角相等原理,将测试舵面偏转角转换成指针在量角器上所指示的角度值,再通过视觉读数,并记录测量值。这个过程中,测试工程师都身处高空作业,危险性高;调零过程复杂,操作难度高,通过视觉观察调整的零点,相对误差大,导致测试精度差;量角器夹具因为飞机的震动会使之松动,也会造成精度差。飞机上面上有多个舵面,利用现阶段工装测试耗时长,而且不具有舵面的实时监测功能,测试功能单一。另外目前也有使用半智能化设备进行测试,其原理是通过加速度传感器、陀螺仪传感器进行舵面角度的测量,其依旧是利用夹具形式将具有传感器的测试系统固定在上面,通过显示器将传感器的数据显示出来。此过程测试工程师需要一直呆在升降梯上记录数据,但是没有调零装置,需要两次数据做差得出对应角度,操作麻烦、存在危险性。同时任何传感器都会存在温漂,如果工作时间较长,会因为温漂等原因导致测量精度不准确,而且也不具有舵面的实时监测功能,测试功能单一。
技术实现思路
要解决的技术问题根据上述
技术介绍
所述可以看出,现阶段的飞机舵面测试存在以下问题:工作效率低,耗时间、耗劳动力,操作难度高,危险系数大,测量精度差,测量数据单一,测试功能单一,不具有管理功能。为解决目前飞机舵面测试过程中的不足及缺陷,本专利技术提出一种飞机舵面偏转测试装置及方法,具备操作简单、测量精度高、能够界面显示、适用范围广、使用寿命长、具备强大的数据库存放各种机型的舵面标准参数、远程控制终端测试单元、智能数据分析等诸多智能化特点。本专利技术的技术方案为:所述一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:包括测试单元和上位机;所述测试单元包括壳体、吸盘式固定装置、MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源;MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源安装在壳体内,吸盘式固定装置固定在壳体上,测试单元能够通过吸盘式固定装置吸附固定在被测舵面上;MEMS九轴传感器包括三轴加速度计、三轴磁力计和三轴陀螺仪,通过三轴加速度计采集舵面的三轴加速度信号、通过三轴磁力计采集舵面的三轴磁力数据,三轴陀螺仪采集舵面的三轴角速度信号;MEMS九轴传感器将采集的加速度信号、磁力数据和角速度信号传输给MCU控制器;温度传感器将采集的温度信号传输给MCU控制器用于温度补偿;MCU控制器根据输入信号解算得到舵面偏角和舵面偏转角速度,并将舵面偏角和舵面偏转角速度通过数据传输模块传输给上位机;所述上位机包括计算机、数据传输模块、显示模块;上位机通过数据传输模块接收测试单元发出的舵面偏角和舵面偏转角速度,并通过计算机进行数据处理后在显示模块上进行显示;上位机还能够通过数据传输模块将校零指令传输给测试单元。进一步的优选方案,所述一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:所述壳体为U型结构,电源安装在壳体U型结构的一侧臂内,吸盘式固定装置安装在壳体U型结构的中空部分,其中吸盘式固定装置的排气开关安装在壳体U型结构的另一侧壁上,实现测试单元重心位于吸盘式固定装置中心位置。进一步的优选方案,所述一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:所述上位机能够同时与多个测试单元进行数据交换;上位机中存储有被测舵面所属飞机的机型数据,并能够通过显示模块显示所属飞机平面图形,并将多个测试单元的测量结果在所属飞机对应位置处显示。进一步的优选方案,所述一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:所述测试单元的数据传输模块包括485有线传输模块和Zigbee无线传输模块;所述测试单元上具有控制按键,用于选择数据传输模式与手动校零。利用上述装置进行飞机舵面偏转测试的方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:将飞机舵面偏转测试装置通过吸盘式固定装置吸附固定在被测舵面指定位置;上位机进行系统初始化,并对MEMS九轴传感器进行校零;步骤2:控制飞机舵面偏转期望角度,读取校零后的MEMS九轴传感器的测量数据:三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴地磁值;并传输给MCU控制器;同时将温度传感器采集的温度信号传输给MCU控制器;步骤3:MCU控制器对MEMS九轴传感器的测量数据进行卡尔曼滤波后,根据温度信号进行温度补偿;步骤4:根据步骤3得到的数据,按照以下过程得到舵面偏角和舵面偏转角速度:对于水平舵面,采集三轴加速度值后,通过Q因子校正法得到正交的三轴加速度值Xa、Ya、Za;将Xa、Ya、Za通过三角函数转化成对应的弧度值:α1=arctan(Xa/squr(Ya*Ya+Za*Za))β1=arctan(Ya/squr(Xa*Xa+Za*Za))γ1=arctan(Za/squr(Xa*Xa+Ya*Ya))α1、β1、γ1分别表示X、Y、Z三轴的对应的弧度值;再将弧度值转换成对应的角度值得到水平舵面偏角;对于垂直舵面,通过三轴加速度值获得垂直舵面绕X、Y、Z三轴的偏角后,判断绕X、Y轴的数据是否为零,如果为零,则以绕Z轴的偏角为舵偏角,如果不为零,则按照公式计算:X=Xm*cosβ+Ym*sinα*sinβ-ZmcosαsinβY=Ym*cosα+Zm*sinα垂直舵面偏角=arctanY/X;其中Xm、Ym、Zm为三轴地磁值,α与β为通过三本文档来自技高网
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飞机舵面偏转测试装置及方法

【技术保护点】
一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:包括测试单元和上位机;所述测试单元包括壳体、吸盘式固定装置、MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源;MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源安装在壳体内,吸盘式固定装置固定在壳体上,测试单元能够通过吸盘式固定装置吸附固定在被测舵面上;MEMS九轴传感器包括三轴加速度计、三轴磁力计和三轴陀螺仪,通过三轴加速度计采集舵面的三轴加速度信号、通过三轴磁力计采集舵面的三轴磁力数据,三轴陀螺仪采集舵面的三轴角速度信号;MEMS九轴传感器将采集的加速度信号、磁力数据和角速度信号传输给MCU控制器;温度传感器将采集的温度信号传输给MCU控制器用于温度补偿;MCU控制器根据输入信号解算得到舵面偏角和舵面偏转角速度,并将舵面偏角和舵面偏转角速度通过数据传输模块传输给上位机;所述上位机包括计算机、数据传输模块、显示模块;上位机通过数据传输模块接收测试单元发出的舵面偏角和舵面偏转角速度,并通过计算机进行数据处理后在显示模块上进行显示;上位机还能够通过数据传输模块将校零指令传输给测试单元。

【技术特征摘要】
1.一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:包括测试单元和上位机;所述测试单元包括壳体、吸盘式固定装置、MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源;MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源安装在壳体内,吸盘式固定装置固定在壳体上,测试单元能够通过吸盘式固定装置吸附固定在被测舵面上;MEMS九轴传感器包括三轴加速度计、三轴磁力计和三轴陀螺仪,通过三轴加速度计采集舵面的三轴加速度信号、通过三轴磁力计采集舵面的三轴磁力数据,三轴陀螺仪采集舵面的三轴角速度信号;MEMS九轴传感器将采集的加速度信号、磁力数据和角速度信号传输给MCU控制器;温度传感器将采集的温度信号传输给MCU控制器用于温度补偿;MCU控制器根据输入信号解算得到舵面偏角和舵面偏转角速度,并将舵面偏角和舵面偏转角速度通过数据传输模块传输给上位机;所述上位机包括计算机、数据传输模块、显示模块;上位机通过数据传输模块接收测试单元发出的舵面偏角和舵面偏转角速度,并通过计算机进行数据处理后在显示模块上进行显示;上位机还能够通过数据传输模块将校零指令传输给测试单元。2.根据权利要求1所述一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:所述壳体为U型结构,电源安装在壳体U型结构的一侧臂内,吸盘式固定装置安装在壳体U型结构的中空部分,其中吸盘式固定装置的排气开关安装在壳体U型结构的另一侧壁上,实现测试单元重心位于吸盘式固定装置中心位置。3.根据权利要求2所述一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:所述上位机能够同时与多个测试单元进行数据交换;上位机中存储有被测舵面所属飞机的机型数据,并能够通过显示模块显示所属飞机平面图形,并将多个测试单元的测量结果在所属飞机对应位置处显示。4.根据权利要求3所述一种飞机舵面偏转测试装置,其特征在于:所述测试单元的数据传输模块包括485有线传输模块和Zigbee无线...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈坚贾小伟陈娟韩可
申请(专利权)人:西安凯士电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:陕西,61

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