一种具有安全保护功能的直升机旋翼自动离合控制系统，包括：四个第一固态继电器，组成Ｈ桥电路。一个第二固态继电器，与第一固态继电器相连。一个第一电磁继电器，与第二固态继电器及起动机相连。一个大功率二极管，连接第一固态继电器与第二固态继电器。一个滑油压力开关，连接设备供电电源与第二固态继电器。一个瞬态抑制二极管，连接在起动离合器两端。一个着陆开关，安装至直升机起落架附近。一个着陆信号处理电路，与着陆开关相连。一个互锁放大电路，连接至第一固态继电器。两个霍尔转速传感器，安装至发动机及旋翼传动轴处。两个第二电磁继电器，分别连接左、右磁电机。一个单片机，与互锁放大电路、第二固态继电器、第二电磁继电器相连。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术为一种具有安全保护功能的直升机旋翼自动离合控制系统，涉及自动控制 领域，特别涉及直升机旋翼的自动控制。尤其涉及到直升机旋翼的自动接合、脱开。
技术介绍
在直升机中，发动机向旋翼系统传递功率的一种方式是带传动，通过离合器拉动 惰轮将传动皮带拉紧，实现发动机与旋翼系统的功率传递。在直升机传动系统中安装两个离合器，即起动离合器和自转离合器。起动离合器 保证发动机的空载起动，以及发动机转速稳定到怠速范围之后实现旋翼接合、脱开。自转离 合器保证在发动机停车时，旋翼系统与发动机脱开，实现直升机的自转降落。自转离合器通 常采取单向轴承，即发动机可以向旋翼系统传递功率，而旋翼系统不会向发动机传递功率。 起动离合器通常采用一个可以正反转的电机，通过电机的正转或反转，实现传动皮带的拉 紧与放松，进而控制发动机与旋翼系统的接合或者脱开。控制旋翼系统接合时，在传动皮带刚开始拉紧的瞬间，发动机转速下降很大，此时 如果继续拉紧传动皮带，则发动机由于无法提供足够的功率而熄火。在旋翼系统处于未完全接合的状态下，如果发动机转速长时间超出怠速范围，易 损坏发动机的传动轴。主要表现在1.在传动皮带放松过程中，由于突然卸载，发动机转速会突然增加，若油门未提前 收缩至合适位置，发动机转速将会超出怠速范围。2.在发动机起动完成后，若油门收缩不及时，发动机转速将会超出怠速范围。本发 明的目的即解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有安全保护功能的直升机旋翼自动离合控制系统，实 时采集直升机的发动机转速及旋翼转速，控制直升机旋翼自动接合、脱开，防止发动机转速 变化过大；实现在旋翼接合的情况下，直升机的地面起动保护及空中正常起动；实现空中 直升机旋翼脱开保护。一种具有安全保护功能的直升机旋翼自动离合控制系统，包括四个第一固态继电器，组成H桥电路，控制起动离合器内部电机正反转。一个第二固态继电器，与所述第一固态继电器相连，控制第一电磁继电器接通或 断开。一个第一电磁继电器，与第二固态继电器及起动机相连，控制起动机起动。一个大功率二极管，连接第一固态继电器与第二固态继电器，在旋翼脱开的状态 下接通第二固态继电器的供电电路。一个滑油压力开关，连接设备供电电源与第二固态继电器，在空中飞行时接通第 二固态继电器的供电电路。一个瞬态抑制二极管，连接在起动离合器两端，为起动离合器内部电机产生的瞬 态电动势提供导流回路。一个着陆开关，安装至直升机起落架附近，感受直升机着陆状态。一个着陆信号处理电路，与所述着陆开关相连，将着陆信号处理后发送至单片机。一个互锁放大电路，连接至第一固态继电器，将单片机输出指令放大，防止H桥电 路出现直通现象；采集着陆信号，防止飞行过程中旋翼意外脱开。两个霍尔转速传感器，安装至发动机及旋翼传动轴处，实时采集当前发动机转速 与旋翼转速。两个第二电磁继电器，分别连接至左、右磁电机，控制磁电机接地。一个单片机，与互锁放大电路、第二固态继电器、第二电磁继电器相连，接收控制 命令，采集转速及起动离合器告警信号，输出控制指令。综上所述，一个大功率二极管与H桥电路一起，构成了地面状态下为第二固态继 电器供电的电路。一个滑油压力开关，构成了飞行状态下为第二固态继电器供电的电路。当 直升机处于地面时，只有H桥电路保证旋翼处于脱开状态，才可起动发动机。防止发动机带 载起动，有效的保护了发动机。当直升机处于空中飞行时，滑油压力开关可以为第二固态继 电器应急供电，保证了发动机空中停车时快速起动。发动机起动瞬时需要增大油门，起动完成后，若飞行员或飞控计算机不能及时收 缩油门，发动机转速将会超出怠速范围。当单片机监测到转速在旋翼未完全接合的状态下 超出怠速范围后，即控制第二电磁继电器导通，将磁电机接地，使发动机不工作，直至发动 机转速下降至怠速范围内，再控制第二电磁继电器断开，使发动机工作。磁电机反复接地， 直至飞行员或飞控计算机收缩油门。发动机起动完成后，将发动机转速稳定至怠速范围内，待发动机暖机完成后，即接 合旋翼。单片机接收到旋翼自动接合命令后，对相应I/O 口置位，控制互锁、放大电路相应 回路导通，进而控制H桥电路，接通起动离合器。此时，传动皮带慢慢拉紧，旋翼开始接合。 当监测到发动机转速下降超出怠速范围时，单片机发出保持指令，断开H桥电路，此时起动 离合器处于保持状态(维持当前位置不动)。传动皮带停止拉紧，维持当前旋翼接合状态。 当监测到旋翼转速增加到预期转速时，再次接通起动离合器，传动皮带继续拉紧，旋翼继续 接合，直至起动离合器运动至机械限位处，此时传动皮带完全拉紧，旋翼完全接合。在整个接合过程中，单片机对发动机转速进行监控，当发动机转速下降过大时，即 停止起动离合器的接通。此时传动皮带停止拉紧，发动机输出轴上不再继续增加负载，发动 机转速有足够时间恢复至怠速范围内。防止了继续加载导致的发动机短时间内输出功率不 足而熄火。直升机着陆后，将发动机转速稳定至怠速范围内，待发动机气缸温度下降至额定 值后，即脱开旋翼。单片机接收到旋翼自动脱开命令后，对相应I/O 口置位，控制互锁、放大 电路相应回路导通，进而控制H桥电路，接通起动离合器。此时，传动皮带慢慢放松，旋翼开 始脱开。在旋翼脱开过程中，由于突然卸载，发动机在当前油门下转速会突然增加。当监 测到转速在旋翼未完全接合的状态下超出怠速范围后，即控制第二电磁继电器导通，将磁 电机接地，使发动机不工作，直至发动机转速下降至怠速范围内，再控制第二电磁继电器断 开，使发动机工作。磁电机反复接地，直至飞行员或飞控计算机收缩油门。本专利技术的优点是第一，通过转速的反馈自动控制旋翼接合、脱开过程，稳定性、可靠性高，有利于保 护发动机及传动系统。第二，具有较高的安全性。具有防止H桥电路直通的互锁保护功能；具有防止旋 翼空中脱开的保护功能；具有发动机空中停车重新起动功能；具有发动机地面起动保护功 能。第三，易于实现。具有通用的接口，控制电路简单。 附图说明图1是控制起动离合器动作 的控制电路；图2 (a) (b)是单片机控制指令的互锁、放大电路；图3是着陆信号处理电路；图4是左、右磁电机控制电路；图5是单片机控制电路；图6是旋翼自动接合操作流程；图7 (a)旋翼自动脱开操作流程图；图7 (b)是旋翼始终脱开操作流程图；图8是转速保护流程。图中具体标号如下101 104第一固态继电器105瞬态抑制二极管.106起动离合器107大功率二极管108滑油压力开关109第二固态继电器 110第一电磁继电器111起动机112设备电源Vcc113设备电源Gnd 114信号电源GndO115信号电源Vd120或门121 122或非门123 124电阻125 126三极管 127 128电容129 130 二极管131 132电阻 133 134电容135或门136 137或非门 138 139电阻140 141三极管142 143电容 144 145 二极管146 147 二极管148 149电容 150电阻151光耦152电阻153着陆开关154 155第二电磁继电器160单片机161 163三极管201 216供电线 301 314信号线 330 332信号线 具体实施例方式本实施例中设备电源Vcc 112为直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有安全保护功能的直升机旋翼自动离合控制系统，其特征在于：该控制系统包括：四个第一固态继电器，组成Ｈ桥电路，控制起动离合器内部电机正反转；一个第二固态继电器，与所述第一固态继电器相连，控制第一电磁继电器接通或断开；一个第一电磁继电器，与第二固态继电器及起动机相连，控制起动机起动；一个大功率二极管，连接第一固态继电器与第二固态继电器，在旋翼脱开的状态下接通第二固态继电器的供电电路；一个滑油压力开关，连接设备供电电源与第二固态继电器，在空中飞行时接通第二固态继电器的供电电路；一个瞬态抑制二极管，连接在起动离合器两端，为起动离合器内部电机产生的瞬态电动势提供导流回路；一个着陆开关，安装至直升机起落架附近，感受直升机着陆状态；一个着陆信号处理电路，与所述着陆开关相连，将着陆信号处理后发送至单片机；一个互锁放大电路，连接至第一固态继电器，将单片机输出指令放大，防止Ｈ桥电路出现直通现象；采集着陆信号，防止飞行过程中旋翼意外脱开；两个霍尔转速传感器，安装至发动机及旋翼传动轴处，实时采集当前发动机转速与旋翼转速；两个第二电磁继电器，分别连接至左、右磁电机，控制磁电机接地；一个单片机，与互锁放大电路、第二固态继电器、第二电磁继电器相连，接收控制命令，采集转速及起动离合器告警信号，输出控制指令。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周尧明，窦小明，祝明，武哲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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