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军用救生弹射座椅加速度测试系统

日期:2016年3月28日 06:34

军用救生弹射座椅加速度测试系统

 

 

测试背景

弹射座椅是在飞机遇难时依靠座椅下的动力装置将飞行员弹射出机舱,然后张开降落伞使飞行员安全降落的座椅型救生装置。现代作战飞机和一些小型民用飞机大多有弹射座椅。

救生弹射座椅作为军用飞机上重要的安全装置,其动力来源也从早期的压缩空气火药动力发展到现代的全自动弹射手柄(弹射枪),所以它对测试的要求也在不断的提高。由于在弹射过程中要受到相当大的冲击加速度,有可能使座椅结构变形或失效,最终导致救生失败。通过传统的方法难以分析出高冲击载荷下的响应情况。为了尽量减小损失,最大限度地降低现场试验的风险,这就迫切需要一种有效的实验测量手段,利用高速数据采集设备进行弹射座椅冲击过程受力分析,使可能存在的问题尽早暴露,并采取措施加以解决。

 

测试对象

整个过程可以理解为:自由飞阶段。即从人-椅离机过程。

弹射座椅与飞机分离之前,获得延导轨方向的弹射出口速度Vko,其值取决于弹射系统提供的能量。同时,座椅还有沿飞机方向飞行的惯性速度Vf。因此座椅的初始速度为二者的和速度Vo。如图1所示为速度分析。

图1

 

再来分析弹射座椅受力状况。如图2所示,这一阶段中作用在人-椅上的外力主要有气动阻力Q、助推器的推力F、气动力升力P和重力G等。

图2

 

观察到影响座椅结构安全的特别是推力F方向的振动,为进一步测量该振动强度,采用加速度传感器与弹射座椅接触式放置法进行在线监测。由于弹射过程中的剧烈运行使得在多个方向的振动产生了耦合,形成耦合振动。因而必须采用频谱分析技术和带通滤波技术将此方向的振动加速度信号分离出来。

 

系统描述

测试装置是弹射座椅的底部固定安装振动加速度传感器,且要与弹射方向同向传感器有效感应到弹射座椅受到的高冲击力并输出线性加速度信号,记录受力的全过程信号数据以供分析

军用救生弹射座椅加速度测试系统是北京中泰研创科技有限公司为某航天大队检修部提供的技术解决方案,硬件方面通过EM9000系列多功能数据采集设备(EM9636B)负责完成数据采集,软件系统是基于正版LabVIEW编程语言,主要负责数据高速流盘存储、分析处理,并最终测量得到实际振动信号振幅变化情况。

 

数据分析处理软件界面

 

 

 

                                        

 

现场测试实况

系统特点

1.        开放的信号处理平台,自定义各种分析算法,小于毫秒量级的触发响应周期。

2.        多种触发方式:内时钟、外时钟、外部边沿触发、外部电平触发、分组采集(伪同步采集)。

3.        丰富的时域波形分析:信号幅值特征、时间特征、相位特征。

4.        丰富的数字信号处理功能:进行滤波、加窗、FFT运算得到幅值谱、相位谱以及功率谱。

5.        存储存盘文件兼容TDMS数据格式。

 

硬件指标

EM9636数据采集设备,是新一代的集多种功能为一体,高速、高精度、多功能、宽范围信号测量与控制的数据采集产品。支持以太网数据采集,USB数据采集(USB口为从口)A/D:16bit,32(单)/16(双)CH,转换速率250KHz,8MB缓冲区,输入范围:0~5V、0~10V、±5V、±10V、0~20mA(定制),程控增益1、2、5、10倍;可编程DIO:16CH;光隔离DO:8路,光隔离DI:8路;计数/测频:6CH;编码器:2CH(与计数器复用);PWM输出:3CH(与DO复用)。组成结构:基于ARM9处理器和FPGA关键技术,内嵌实时嵌入式操作系统linux或wince,方便定制各种功能。支持modbus-TCP协议。

 

 

 

 

EM9636数据采集设备,具有离线采集功能,可以脱机使用。可将采集的数据实时存储在EM9636上的U盘或SD卡内,此产品可脱离计算机独立工作。提高了系统的可靠性,降低了使用成本,可用于恶劣环境下的无人值守及远程监控系统中。

 

EM9636数据采集设备,具有Web服务器功能。为方便用户使用,EM9636开通了web服务器功能,主机只要有web浏览器,就可以对EM9636进行监控,不需要编写任何程序。用户可通过PC端或手机端的web浏览器设置各项参数、查看状态以及查看实时数据。手机或移动设备可通过Wi-Fi与EM9636直接通讯。

 

EM9636产品具有双看门狗:硬件看门狗防止下位机程序进入死锁状态,通讯看门狗防止通讯中断。

 

EM9636数据采集设备使用实时嵌入式操作系统linux,资深用户可以自己编写程序完成定制功能,从而完全脱离PC机单独使用。

 

EM9636数据采集设备结构。

结构材料:ABS757K阻燃,抗振动:17~500Hz,1G PTP。

抗冲击: 10G/PEAK(11m ,sec)。

工作温度:-20℃~+70℃

净重:71g

 

虚拟仪器软件

如使用PC机操作EM9636数据采集设备,我公司还可免费提供上位机虚拟仪器分析软件(基于正版LabVIEW)。

    

 

 

虚拟仪器软件主要功能:

实时波形显示:在采集过程中实时显示数据曲线波形图。

实时数值显示:在采集过程中实时显示所采集数值的结果。

数据存储与回放:对采集的信号进行存储与回放及分析。

显示及打印报表:以曲线或图表的形式打印报表。

图形分析功能:对数据曲线进行缩放、平移、定位(游标)、对比。

 

 

 

所属类别: 航天航空

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