直升機機載電子設備BARAN 87大氣壓力組件虛拟化儀表試驗器設計

編寫:賀軍

1、概述

"BARAN 87大氣壓力組件"是"sfim"公司生産的産品。

"BARAN 87大氣壓力組件"是用于采用風速模塊檢測動态壓力"P"和靜态壓"S"的變化狀态的設備。

"BARAN 87大氣壓力組件"是用于直升機自動駕駛系統的一個組成部件。

"機載電子設備虛拟化儀表直升機BARAN 87大氣壓力組件試驗器"是使用虛拟化儀表控制方式設計的專為檢測"BARAN 87大氣壓力組件"試驗器。

2、直升機BARAN 87大氣壓力組件簡介

2.1、概述

"BARAN 87大氣壓力組件"外形如下圖所示。

"BARAN 87大氣壓力組件" 制造商設計的部分生産編号不同在功能上也會有一些不同的區别，常用的有以下A-N編号的區别。

A：418-00475-000， B：418-00475-001， C：418-00475-300，

D：418-00475-301， E：418-00475-302， F：418-00475-400，

G：418-00475-401， H：418-00475-500， J：418-00475-600，

K：418-00475-450， L：418-00475-550， M：418-00475-700，

N：418-00475-560，

"BARAN 87大氣壓力組件"外觀物理特性如圖所示；

2.2、"BARAN 87大氣壓力組件"主要技術指标：

1）、物理特征：

外形尺寸：長：205.5 mm (219.5 mm 整體)、-寬: 110 mm、-高: 90.5mm

重 量：1.680 Kg ±5%

外 觀：黑色外殼，外殼上邊有标簽，暗黑色與底面連接支架。

2）、環境特性：

工作溫度： -40℃至70℃

存儲溫度： -55℃至85℃

最大工作高度： 20000英尺

最低工作高度： -1000英尺

空氣中的濕度： 最大 95 % （在 32℃）

機箱外最大壓力：絕對值1687 mb

3）、主要技術特征：

使用範圍：

飛行高度：0至18000英尺。

飛行速度：40至220 kt

工作電源：

28 V ± 0.3V.

15 V ± 0.1V.

電流消耗：

28V： ≤ A和B: 50mA、

≤H、J、L和N： 220mA

≤其他： 205mA

±15V：≤ A和B: 185mA、

≤H、J、L和N： 45mA

≤其他： 45mA

絕緣測試； ≥20M（在45伏電壓下測試）。

2.3、"BARAN 87大氣壓力組件"結構簡介

"BARAN 87大氣壓力組件"的風速模塊由一個用八個螺釘固定的法蘭邊緣圓柱形蓋保護的電子氣動單元組成。

蓋子上裝有兩個加強的闆，襯套上有兩個螺紋孔，當安裝在架上時，這些孔被用來螺絲固定模塊。

（1）前面闆

模塊的前面闆上有以下連接器：

（a）、電插座連接器

19針插座連接器安裝有插槽和凸耳，分别用于定位和鎖定飛機線路的相應插頭連接器，它由4個螺絲固定。

（b）氣動連接器"S"

"S"允許靜壓進入模塊。

（c）氣動連接器"P"

"P"氣動連接器底座允許總壓力進入模塊。

氣動連接器底座由六角螺母固定。

（2）後面闆

後面闆在鋁支架上帶有标識牌，内部設備由兩個螺絲固定。

（3）内部結構見下圖所示，該模塊包含以下部分：

-風速探測器，

-氣壓探測器，

-兩個部件：

"放大器"闆（Z1），"風速檢測"闆（Z2）。

"動态檢測器"（動壓），"氣壓探測器"（靜壓）兩個探測器都是一樣的。

它們包括下面的-一個膜盒傳感器，-一個連接組件，-一個線性感應電位器。

闆是由環氧玻璃卡制成的，它固定在組件上，這些組件處理從探測器或系統發出的數據。

類型為A到G，K和M的大氣數據組件工作原理圖如下所示。

類型為H、J、L和N的大氣數據組件工作原理圖如下所示。

風速氣壓模塊檢測動态壓力（P）和靜态壓力（S）的變化，提供與這些壓力成正比的兩個電壓。

這些從探測器輸出的電壓由模塊中的兩個電路闆處理風速檢測器測量的壓差：總壓力P，靜态壓力S，這種差異取決于飛機的速度。

膜盒壓力傳感器在内部承受總壓力，在外部承受靜壓，并測量差壓。

膜盒壓力傳感器的運動通過平衡連杆機械放大，并通過線性感應電位器電子放大，該電位器是一種可變耦合變壓器，其感應電壓取決于轉子的角度位移。

類型A 到 G， K和M 版本大氣組件插頭接線表如下所示。

類型H、J、L和N接頭的接線如下圖所示。

3、"BARAN 87大氣壓力組件"測試氣路控制部分簡介

"機載電子設備虛拟化儀表直升機BARAN 87大氣壓力組件試驗器"氣路控制部分如圖所示。

氣路控制部分由15個單元組件組成：

1）、動壓充氣泵（M1）。

2）、靜壓抽氣泵（M2）。

3）、動壓控制電磁閥（J1）。

4）、動壓排氣電磁閥（J2）。

5）、靜壓控制電磁閥（J3）。

6）、靜壓排氣電磁閥（J4）。

7）、動壓控制氣閥。

8）、靜壓控制氣閥。

9）、動、靜壓互通氣閥。

10）、動靜壓互通電磁閥（J5）。

11）、動壓顯示傳感器ZSE40F。

12）、靜壓顯示傳感器ZSE40。

13）、動壓儲氣罐。

14）、動壓氣路連接端口。

15）、靜壓氣路連接端口。

氣路控制組件闆如下圖所示:

動壓和靜壓的壓力傳感器

動壓和靜壓的壓力傳感器外形如下圖所示：

動壓和靜壓的壓力傳感器簡介：

動壓和靜壓的采集壓力傳感器分别采用日本産的ZSE40F和ZSE40高精度數字式壓力傳感器。該壓力傳感器技術性能指标如下：

ZSE40F使用壓力範圍:在-100.0kPa到 100.0kPa

供電電壓：DC12-24V /- 10% （波度10%以内）

保證耐壓力：500kPa

壓力分解度：0.1kPa 1mmHg(設備動壓測試選用mmHg)

壓力反應時間： 2.5ms

重複精度： /- 0.2%滿刻度以内 /- 1個單位以下

模拟電壓輸出：1-5V /- 5% 滿刻度以内（在電壓範圍内）

模拟輸出直線性： /- 1% 滿刻度以内

模拟電壓輸出阻抗：1K

使用周圍溫度範圍：操作時0-50℃，保存時-10到60℃（防止結冰）

使用周圍濕度範圍：35-85%RH（防止結冰）

ZSE40 使用壓力範圍:在10.0kPa到-101.3kPa

供電電壓：DC12-24V /- 10% （波度10%以内）

保證耐壓力：500kPa

壓力分解度：0.1kPa

壓力反應時間： 2.5ms

重複精度： /- 0.2%滿刻度以内 /- 1個單位以下

模拟電壓輸出：1-5V /- 2.5% 滿刻度以内（在電壓範圍内）

模拟輸出直線性： /- 1% 滿刻度以内

模拟電壓輸出阻抗：1K

使用周圍溫度範圍：操作時0-50℃，保存時-10到60℃（防止結冰）

使用周圍濕度範圍：35-85%RH（防止結冰）

動壓和靜壓加到壓力傳感器後轉換為模拟電壓輸出後分别加入空速表、高度表和升降速度的比例放大器輸入端。ZSE40和ZSE40F接線圖如下：

4、"BARAN 87大氣壓力組件"測試虛拟化儀表顯示和控制部分簡介

"機載電子設備虛拟化儀表直升機BARAN 87大氣壓力組件試驗器"虛拟化儀表顯示和控制部分如圖所示。

"機載電子設備虛拟化儀表直升機BARAN 87大氣壓力組件試驗器"虛拟化儀表顯示和控制部分由以下幾部分組成：

1）、28V電源工作電流檢測部分。

2）、15V電源工作電流檢測部分。

3）、動壓（全壓）測試部分。

4）、靜壓測試部分。

5）、動壓控制"BARAN 87大氣壓力組件"電壓輸出檢測部分。

6）、靜壓控制"BARAN 87大氣壓力組件"電壓輸出檢測部分。

7）、門限開關指示檢測部分。

5、"BARAN 87大氣壓力組件"測試方法說明

5.1、測試規範操作試驗條件：

1）、"BARAN 87大氣壓力組件"測試時需要在正常供電條件下進行測試，測試供電的電源要求：

（1）、 28 V±0.3V

（2）、±15 V ±0.1V

2）、測試環境溫度要求：

在20 ℃ ±5℃ 環境溫度下進行試驗。

3）、測試時間要求：

輸出電壓測試要在通電15分鐘後測量。

4）、測試電壓和信号在設備的插座端子處檢測（詳見大氣組件插頭接線表中所述，不同的産品類型接線有所不同）。

5）、測試空速計量單位是以節（kt）為計量單位。

kt是英文knots的縮寫，中文名字叫"節"。

此速度單位常用于航海、航空等領域。例如:船舶的航行速度一般國際上都均采用"海裡/小時"計算，簡稱為xx節。

1Kt=1n mile / h = 1.852Km / h。

1節=1海裡/小時=1.852公裡/小時。

各國計算标準不統一，我國按1.852公裡/小時計算。即:

1海裡/小時=1.852公裡(千米)/小時(中國标準)

1海裡/小時=1.85101公裡(千米)/小時。(美國标準)

1海裡/小時=1.85455公裡(千米)/小時。(英國标準)

1海裡/小時=1.85327公裡(千米)/小時。(法國标準)

1海裡/小時=1.85578公裡(千米)/小時。(俄羅斯标準)

6)測量高度計量單位是以英尺（ft）為計量單位。

7）、連接測試設備前要先進行絕緣測試

絕緣測試；≥20M（在45伏電壓下測試）。

絕緣測試在 45V直流電壓兆歐表條件下測試，在插座連接器端子先與外殼接地端測試。

應施加5秒測試，在環境溫度下讀取的絕緣電阻應大于20兆歐姆。

5.2、"BARAN 87大氣壓力組件"工作電流檢測

用鼠标點擊" 28V"和"±15V"的"電源接通"開關接通工作電源，此時觀察虛拟化儀表上顯示的電流檢測數值，此處以"A類型""BARAN 87大氣壓力組件"為例，如下圖所示， 28V：≤ A和B:50mA， 15V：≤ A和B:185mA。

測試的電流消耗指标：

28V：≤ A和B: 50mA、

≤H、J、L和N： 220mA

≤其他： 205mA

15V：≤ A和B: 185mA、

≤H、J、L和N： 45mA

≤其他： 45mA

5.3、"BARAN 87大氣壓力組件"氣體嚴密性檢測

檢查"BARAN 87大氣壓力組件"氣體嚴密性的目的是檢查"BARAN 87大氣壓力組件"内的"全壓"和"靜壓"如下圖所示氣壓膜盒的密封性，氣壓膜盒的密封性不好直接影響設備的技術指标的準确性。

（1）連接"BARAN 87大氣壓力組件"的靜态端口（S）和總壓力端口（P）經過一個三通接頭連接到"機載電子設備虛拟化儀表直升機BARAN 87大氣壓力組件試驗器"的"S"靜壓端口，如圖所示。

（2）氣體嚴密性測試采用靜壓測試，靜壓測試部分在虛拟化儀表屏幕右側，用鼠标點擊"靜壓氣泵控制"開關，打開靜壓抽氣泵工作電源，此時"靜壓氣泵控制"開關上的△指示燈也同時燃亮，"靜壓氣泵電源控制"指示燈也同步燃亮。用鼠标點擊調節"高度表PWM調速旋鈕"慢慢增大"靜壓抽氣泵"的工作力度，觀察指針式"高度表（x 1000ft）"和"高度表數字顯示(x1000ft)"的數值到達高度表顯示為"18289 ft"，如下圖所示。

高度18289 ft相對于目前的大氣壓力為500mb，使箱體減壓500毫巴。

（3）用鼠标再點擊"靜壓氣泵控制"開關停止施加負壓。表示停止了靜壓抽氣泵工作電源，此時"靜壓氣泵控制"開關上的△指示燈也同時熄滅，"靜壓氣泵電源控制"指示燈也同步熄滅。

保持現狀指示數值的穩定狀态10分鐘時間，到達10分鐘時間時觀察"高度表"的指示下降到"18056 ft"之上，也就是代表檢查"BARAN 87大氣壓力組件"的氣壓膜盒箱内壓力在10分鐘内增加不超過5mb。

注意：檢查試驗時要将"BARAN 87大氣壓力組件"的氣壓端口與試驗器的"S"靜壓端口連接的管道應盡可能短。

5.4、"BARAN 87大氣壓力組件" 風速檢測器的測試

"BARAN 87大氣壓力組件"的"風速檢測器的測試"是在虛拟化儀表左側部分檢測，如下圖所示。

進行"風速檢測器的測試"需要将"BARAN 87大氣壓力組件"的電路引出線插頭接線的"R"和"E"線與試驗器對應的端口連接。

1）、"風速檢測器的測試"的測試采用全壓測試，全壓測試部分在虛拟化儀表屏幕左側，用鼠标點擊"動壓氣泵控制"開關，打開動壓充氣泵工作電源，此時"動壓氣泵控制"開關上的△指示燈也同時燃亮，"動壓氣泵電源控制"指示燈也同步燃亮。用鼠标點擊調節"空速表PWM調速旋鈕"慢慢增大"動壓充氣泵"的工作力度，觀察指針式"空速表（kt）"和"空速數字顯示(kt)"的數值，例如調節高度表顯示為"100 kt"，觀察指針式"空速表（kt）"和"空速數字顯示(kt)"的數值均為"100 kt"如上圖所示。

2）、）繼續增加動壓一直增加到200Kt （66，55mb），如下圖中所示。

然後逐漸下降到40Kt（2.62mb）。

逐漸下降空速的速度的方法是用鼠标點擊調節"空速表PWM調速旋鈕"慢慢逆時針旋轉減小"動壓充氣泵"的充氣力度，此時不要用鼠标點擊"動壓氣泵控制"開關，因為用鼠标點擊"動壓氣泵控制"開關時同時會關閉了"動壓控制繼電器J1"使氣壓停止流動。

也不要采用用鼠标點擊"動壓釋放"開關來下降空速，因為點擊"動壓釋放"開關後，"動壓釋放繼電器J2"打開後釋放殘留氣壓，空速表會比較快的速度下降，使用者來不及觀察空速表和"空速輸出電壓"的對應變化關系。

在逐漸下降空速的過程觀察"空速輸出電壓（mV）"豎條狀顯示以及豎條狀顯示下方的數字式顯示窗口，對應關系如下表中所示。

根據下表，"BARAN 87大氣壓力組件"的電路引出線插頭接線的"R"和"E"線的輸出電壓與以節表示的速度成正比關系。

（3）測試結束時，用鼠标再點擊"動壓氣泵控制"開關停止施加動壓。表示停止了動壓充氣泵工作電源，此時"動壓氣泵控制"開關上的△指示燈也同時熄滅，"動壓氣泵電源控制"指示燈也同步熄滅。

5.5、"BARAN 87大氣壓力組件"氣壓探測器的測試

1）、"BARAN 87大氣壓力組件"的"氣壓探測器的測試"是在虛拟化儀表右側部分檢測。

進行"氣壓探測器的測試"需要将"BARAN 87大氣壓力組件"的電路引出線插頭接線的"S"和"E"線與試驗器對應的端口連接。

2）、氣壓探測器的測試采用靜壓測試，靜壓測試部分在虛拟化儀表屏幕右側，用鼠标點擊"靜壓氣泵控制"開關，打開靜壓抽氣泵工作電源，此時"靜壓氣泵控制"開關上的△指示燈也同時燃亮，"靜壓氣泵電源控制"指示燈也同步燃亮。用鼠标點擊調節"高度表PWM調速旋鈕"慢慢增大"靜壓抽氣泵"的工作力度，觀察指針式"高度表（x 1000ft）"和"高度表數字顯示(x1000ft)"的數值到達高度表顯示為"18289 ft"，觀察"高度輸出電壓（mV）"的立柱填充顯示電壓值與立柱填充顯示下方的"高度輸出電壓（mV）"數字式顯示窗口均顯示對應的輸出電壓"8303 mV"。

高度顯示18289 ft相對于目前的大氣壓力為500mb，使箱體減壓500毫巴。

"BARAN 87大氣壓力組件"的"氣壓探測器的測試"是在虛拟化儀表右側部分檢測，如下圖所示。

3）、逐漸下降到"高度表（x 1000 ft）"到"-989 ft"，下降高度表的顯示數值從"18289 ft"下降到"-989 ft"，相對于絕對壓力為從"500mb"上升到"1050 mb"。

逐漸下降高度表高度的方法是用鼠标點擊調節"高度表PWM調速旋鈕"慢慢逆時針旋轉減小"靜壓抽氣泵"的抽氣力度，此時不要用鼠标點擊"靜壓氣泵控制"開關，因為用鼠标點擊"靜壓氣泵控制"開關時同時會關閉了"靜壓控制繼電器J3"使氣壓停止流動。

也不要采用用鼠标點擊"靜壓釋放"開關來下降高度，因為點擊"靜壓釋放"開關後，"靜壓釋放繼電器J4"打開後釋放殘留氣壓，高度表會比較快的速度下降，使用者來不及觀察高度表和"高度表輸出電壓"的對應變化關系。

在逐漸下降高度表數值的過程觀察"高度輸出電壓（mV）"豎條狀顯示以及豎條狀顯示下方的數字式顯示窗口，對應關系如下表中所示。

根據下表，"BARAN 87大氣壓力組件"的電路引出線插頭接線的"S"和"E"線的輸出電壓與以英尺表示的高度顯示成正比關系。

5.6、"BARAN 87大氣壓力組件"空速開關的測試

1）、"BARAN 87大氣壓力組件"的"空速開關的測試"是在虛拟化儀表中間部分檢測。

進行"空速開關的測試"需要将"BARAN 87大氣壓力組件"的電路引出線插頭接線的"K"和"L"線與試驗器對應的端口連接。

如果空速超過預設阈值，K中出現28V，L被設置為接地。

例如類型版本"F、G、H"空速達到"40kt"如下圖所示。

例如類型版本"A和B "空速達到"59.4kt"如下圖所示。

"空速開關的測試"門限如下列表所示。

版本A至6，K和M，如果空速大于阈值，如果點P沒有通電，則點M設置為地，如果存在 28V（PI中存在耦合器），則禁用此開關。

版本H，J，L和N，點M設置為地，N點提供 28V，如果電源-15V和28V存在（電源啟用）。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!