一种民用直升机地面联合试验台的制作方法

1.本发明属于直升机试验试飞技术领域，具体涉及直升机地面联合试验技术。

背景技术：

2.直升机在型号首飞前需要进行地面联合试验，地面联合试验指的是对直升机的三大动部件：旋翼系统、传动系统、动力系统进行综合工作协调检查、功能试验、耐久性、动特性试验及研制阶段的各种科研试验，为型号首飞和科研试飞提供可靠的试验依据和安全保障，从而缩短研制周期，减少试飞风险，降低研制成本。由于民用直升机的特殊性，在型号研制中除了需完成首飞前的型号试验，还需要完成首飞前和首飞后的适航验证试验。
3.本发明涉及的民用直升机换装3台新型涡轴发动机，采用宽体机身结构，提升传动系统效率、寿命和可靠性，升级机电、航电、飞控、操纵等系统，增装健康监测系统(hums)、旋翼防除冰等机载设备。
4.与以往的地面联合试验台不同，为了更加真实的反映动力、旋翼和传动系统的性能，该型号试验机除了飞控系统和部分航电系统外为整机参加试验，操纵方式为飞行员在驾驶舱直接操纵。所以该型号铁鸟台在试验台架的设计，测试参数显示上和试验通讯方式等方面与以往的铁鸟台有很大不同。

技术实现要素：

5.本发明的目的：设计一种民用直升机地面联合试验台，一是验证ccar-29.307、923、927等适航条款的符合性，二是利用地面联合试验台检查各系统组装到联合试验台上的运转情况以及各系统能否正常工作，参数测量结果是否正常可靠，和满足该型号其他验证需求进行的试验。以降低试验机在试飞过程中的风险，同时保证该型号民用直升机顺利完成适航取证工作。
6.本发明的技术方案：一种民用直升机地面联合试验台，该试验台至少包括：试验机、台架、测试系统、应急停车系统、安全监控系统；所述试验机与台架在试验机前部1框系留点、4框和5框和6框上部外凸缘、尾部新增接头、前起落架机上连接接头、主起落架安装梁处通过螺栓连接；所述测试系统对试验测试信号进行采集、在线及事后分析、实时显示及监控、报警及数据存盘；所述应急停车系统用于实现试验过程中的紧急停车；所述安全监控系统对试验现场进行实时记录同时对试验机与台架进行实时监控。
7.进一步的，所述试验机除飞控系统各系统上铁鸟试验台，针对铁鸟试验试验机作了相应改动。所述试验机中机体结构、旋翼、传动、动力、燃油、液压、防火、滑油、操纵、电气、照明、告警、机电管理、hums等系统除与铁鸟不相关的部分功能不包括外，其他为全状态，航电系统只保留了试验相关部分，机上设备包括驾驶员座椅其他不装机。
8.进一步的，所述台架主要包括：前部台架、后部台架、撑杆台架、前部支撑组件、后部支撑组件、前部撑杆组件、中部撑杆组件、尾部撑杆组件；前部撑杆组件由撑杆上螺杆、正反螺纹套、撑杆下螺杆和撑杆支座组成；前部支撑组件由前部支撑接头和前部支撑接头支
座组成；所述撑杆台架采用左右对称布置。
9.进一步的，所述测试系统包括：各类传感器、主桨遥测设备、尾桨遥测设备、非旋转采集设备、数据服务器软件、试验监控及数据处理设备和驾驶舱操作参数显示系统等组成；传感器包括加速度、振动、温度、压力等。
10.进一步的，所述应急停车系统包括:测控间控制开关、地面切断控制盒等。
11.进一步的，所述安全监控系统主要是实时显示与记录试验台关键部件的运行情况及测控间内部工作场景，确保有关人员能实时了解试验情况，对确保试验台的安全非常重要。同时该系统对试验现场进行实时记录，在试验台运行过程中出现故障后便于复原试验场景，有助于事后分析试验故障。安全监控系统主要对发动机、尾梁，尾桨，主桨，试验机整体、测控间、驾驶舱等位置进行监控，一共9个摄像监控点，其中试验台8个，测控间1个。
12.进一步的，所述试验台还包括中央控制台，通讯系统和辅助设施；中央控制台按照实际工作岗位按需配置，测试系统使用的计算机/工控机数量为13，摄像监视系统使用的计算机数量为1，因此中央控制台工位数量为14。
13.进一步的，所述通讯系统主要实现测控间和驾驶舱驾驶员在试验时的沟通。
14.进一步的，所述辅助设施主要包括:试验场地及厂房、活动防雨棚、防护网和安装维护平台。
15.本发明的有益效果：本发明方案合理可行，解决了该型号民用直升机进行地面联合试验的问题，试验实施表明系统运行状态良好可靠，完成了型号首飞前的全部试验，试验数据真实有效，试验台各系统可靠性和安全性良好。通过试验，有效考核了该型号直升机动部件和各系统的工作能力、协调能力和匹配性，为型号首飞奠定了坚实的基础。
附图说明
16.图1为地面联合试验台台架示意图；
17.图2为撑杆组件示意图；
18.图3为前部支撑组件示意图；
19.图4为测试系统原理图；
20.图5为应急停车系统原理图；
21.其中，1-前部台架、2-后部台架、3-撑杆台架、4-前部支撑组件、5-后部支撑组件、6-前部撑杆组件、7-中部撑杆组件、8-尾部撑杆组件、9-撑杆上螺杆、10-正反螺纹套、11-撑杆下螺杆、12-撑杆支座、13-前部支撑接头、14-前部支撑接头支座、15-试验机。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
23.参见附图1-3所示，本发明具体设计的民用直升机地面联合试验台，包括试验机15、台架、测试系统、应急停车系统、安全监控系统；所述试验机与台架在试验机前部1框系留点、4框和5框和6框上部外凸缘、尾部新增接头、前起落架机上连接接头、主起落架安装梁
处通过螺栓连接；所述测试系统对试验测试信号进行采集、在线及事后分析、实时显示及监控、报警及数据存盘；所述应急停车系统用于实现试验过程中的紧急停车；所述安全监控系统对试验现场进行实时记录同时对试验机与台架进行实时监控；其中，台架前部台架1、后部台架2、撑杆台架3、前部支撑组件4、后部支撑组件5、前部撑杆组件6、中部撑杆组件7、尾部撑杆组件8。前部撑杆组件6由撑杆上螺杆9、正反螺纹套10、撑杆下螺杆11和撑杆支座12组成。前部支撑组件5由前部支撑接头13和前部支撑接头支座14组成；所述撑杆台架3采用左右对称布置。台架中台架前部台架1、后部台架2、撑杆台架3均设置于同一水平面上。撑杆设计上所有链接部位均采用mj螺纹设计。
24.在具体实施过程中，试验机作为试验件和陪试件，试验机满足铁鸟试验开车要求，各系统功能正常，试验机针对地面联合试验首飞前试验和首飞后适航取证试验进行了相应改造；试验机通过台架固定在地面，试验机上主旋翼产生的载荷通过机身传递到前部支撑组件、后部支撑组件、前部撑杆组件、中部撑杆组件上，尾桨产生的载荷传递到尾部撑杆组件上，撑杆组件和支撑组件采用分体式设计，撑杆组件由撑杆上螺杆、正反螺纹套、撑杆下螺杆和撑杆支座组成，撑杆上螺杆、正反螺纹套和撑杆上螺杆通过螺纹连接，撑杆下螺杆与撑杆支座通过螺栓连接。前部支撑组件由前部支撑接头和前部支撑接头支座组成，前部支撑接头和前部支撑接头支座通过螺栓连接。
25.参见附图4所示，测试过程中，测试系统对试验测试信号进行采集、在线及事后分析、实时显示及监控、报警及数据存盘，试验测试信号类型包括应力载荷、振动、温度等。测试对象包括旋翼系统、动力系统、传动系统(含滑油系统)、液压系统、电气系统、操纵系统、振动监测参数及其他数据。各类传感器、主桨旋转信号和尾桨旋转信号经过同步后，分别进入采集设备1、遥测设备1和遥测设备2，经过中间转换机进入数据服务器2/计算机，另外机电管理计算机的数据进入数据服务器1/工控机，两路数据同时经过中间转换机由参数监控客户端1/计算机、参数监控客户端2/计算机、参数监控客户端3/计算机和数据存储客户端/计算机进行显示。
26.参见附图5所示，在测试过程中，一旦发现参数超限的情况发生，应采取相应的应急处置措施，对保证试验机的安全非常重要，驾驶舱操纵参数显示系统为驾驶员实时提供与试验机操纵状态相关的参数，可以实现驾驶员对操纵状态的判断。试验台额外增加的应急停车系统，保留试验机燃油断油阀接线，在原有正常给燃油断油阀供电的基础上(即燃油断油阀1、2针脚)，试验现场额外提供一路28v直流电源作为燃油断油阀的紧急情况下的工作电源(只在紧急停车下接通试验现场28v直流电源给2针脚)。在需要使用试验台切断硬开关来实现紧急停车的情况下，拨动试验测控间“紧急断油停车”开关，开关位于接通位置。首先，地面控制盒内部切断原有燃油断油阀针脚1“活门开28vdc”、针脚2“活门关28vdc”的接线，然后试验现场28v直流电源接通燃油断油阀针脚2“活门关28vdc”，燃油断油阀活门关得电工作，断开油路，实现紧急停车。
27.本发明的关键点如下：
28.1、试验机方面：对试验机的改动达到最小化，尽量保持机上系统不变，但针对地面联合试验试验机也对相应系统进行了改造。同时针对首飞前和首飞后适航取证试验进行了相应系统的改造，满足地面联合试验过程中各类型试验的要求。
29.2、台架方面：台架设计保持试验机旋翼轴垂直地面，满足试验时的传力路线要求，
同时台架设计中在撑杆、支撑件等采取可调节设计，保证试验机安装位置的同时方便试验机安装，撑杆设计上采用mj螺纹设计，提高撑杆的疲劳强度，最大限度保证试验的安全。
30.3、测试系统方面：对于旋翼旋转信号，采用遥测方式测量。测试系统采用由于本次试验采用驾驶员驾驶舱直接操纵的方式，为了使驾驶员对试验时的状态进行实时的判断，测试系统新增了驾驶舱操纵参数显示系统，方便驾驶员对试验过程中试验状态进行实时判定；
31.4、直升机操纵方式方面：试验机的操纵方式方面从试验人员在测控间操纵改为由驾驶员在驾驶舱直接操纵，不仅省去了对试验机进行的发动机启动和操纵控制发面的改装，而且这种操纵方式更加灵活，驾驶员对试验时机上的异常情况可以第一时间采取措施进行处理；
32.5、应急停车系统方面：当试验时出现紧急情况，优先选择驾驶员机上紧急停车的方式，当驾驶员出现紧急情况或者机上紧急停车系统出现故障，无法实现紧急停车时，测控间采取紧急停车的方案，测控间测控人员桉下控制盒上的紧急停车按钮，实现测控间的停车。
33.以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述试验台至少包括：试验机、台架、测试系统、应急停车系统、安全监控系统；所述试验机与台架在试验机前部1框系留点、4框和5框和6框上部外凸缘、尾部新增接头、前起落架机上连接接头、主起落架安装梁处通过螺栓连接；所述测试系统对试验测试信号进行采集、在线及事后分析、实时显示及监控、报警及数据存盘；所述应急停车系统用于实现试验过程中的紧急停车；所述安全监控系统对试验现场进行实时记录同时对试验机与台架进行实时监控。2.如权利要求1所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述试验机中机体结构、旋翼、传动、动力、燃油、液压、防火、滑油、操纵、电气、照明、告警、机电管理、hums，除与铁鸟不相关的部分功能不包括外，其他为全状态，航电系统只保留了试验相关部分，机上设备中仅驾驶员座椅装机。3.如权利要求1所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述台架至少包括：前部台架、后部台架、撑杆台架、前部支撑组件、后部支撑组件、前部撑杆组件、中部撑杆组件、尾部撑杆组件；前部撑杆组件由撑杆上螺杆、正反螺纹套、撑杆下螺杆和撑杆支座组成；前部支撑组件由前部支撑接头和前部支撑接头支座组成；所述撑杆台架采用左右对称布置。4.如权利要求1所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述测试系统包括：各类传感器、主桨遥测设备、尾桨遥测设备、非旋转采集设备、数据服务器软件、试验监控及数据处理设备和驾驶舱操作参数显示系统组成；传感器包括加速度、振动、温度、压力。5.如权利要求1所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述应急停车系统包括:测控间控制开关、地面切断控制盒等。6.如权利要求1所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述安全监控系统用于实时显示与记录试验台关键部件的运行情况及测控间内部工作场景；同时该系统对试验现场进行实时记录，在试验台运行过程中出现故障后便于复原试验场景，用于事后分析试验故障。7.如权利要求6所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述安全监控系统还对试验机的发动机、尾梁，尾桨，主桨，试验机整体、测控间、驾驶舱进行监控。8.如权利要求1所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述试验台还包括中央控制台，通讯系统和辅助设施；中央控制台按照实际工作岗位按需配置；所述通讯系统主要实现测控间和驾驶舱驾驶员在试验时的沟通。9.如权利要求8所述的民用直升机地面联合试验台，其特征在于，所述辅助设施包括:试验场地及厂房、活动防雨棚、防护网和安装维护平台。

技术总结

本发明属于直升机试验试飞技术领域，具体涉及一种民用直升机地面联合试验台，所述试验台至少包括：试验机、台架、测试系统、应急停车系统、安全监控系统；所述试验机与台架在试验机前部1框系留点、4框和5框和6框上部外凸缘、尾部新增接头、前起落架机上连接接头、主起落架安装梁处通过螺栓连接；所述测试系统对试验测试信号进行采集、在线及事后分析、实时显示及监控、报警及数据存盘；所述应急停车系统用于实现试验过程中的紧急停车；所述安全监控系统对试验现场进行实时记录同时对试验机与台架进行实时监控。采用本发明提出的试验台有效考核了直升机传动部件和各系统的工作能力、协调能力和匹配性。调能力和匹配性。调能力和匹配性。