李躍東

（空軍第一航空學院，河南 信陽 464000）

1 引言

負角加速度產(chǎn)生裝置用來模擬飛機著陸減速滑跑過程中機輪角速度的變化，廣泛用于我軍各型殲敵飛機防滑剎車系統(tǒng)慣性傳感器的性能測試。慣性傳感器是飛機自動防滑剎車系統(tǒng)核心部件，直接關系到飛機飛行安全。因此，測試準確、操作簡便、綜合性強的慣性傳感器測試設備，是保證飛機著陸安全，提高飛機維修能力、發(fā)揮飛機戰(zhàn)斗力的重要保障。目前，殲敵飛機各制造單位、修理單位、部隊所使用的慣性傳感器測試設備仍是五、六十年代引進的俄式產(chǎn)品，存在著技術落后、操控特性差，測試精度不高等諸多問題，亟待解決。

2 傳統(tǒng)負角加速度產(chǎn)生裝置簡介

現(xiàn)役老式（俄式）慣性傳感器測試設備是利用偏心曲柄機構(gòu)（如圖1所示），通過機械傳動方式產(chǎn)生負角加速度。其主要工作部分是一個偏心曲柄機構(gòu)。它由偏心軸、主軸、曲柄等組成。偏心軸和主軸的軸線間有一個偏心距e，主軸轉(zhuǎn)動時，通過圓盤、滑塊和曲柄傳動偏心軸，使它也產(chǎn)生轉(zhuǎn)動?；瑝K既作旋轉(zhuǎn)運動，又作直線運動，滑塊通過短軸帶動偏心軸旋轉(zhuǎn)?；瑝K作直線運動時，就使主軸與短軸的中心距作周期性變化。當角速度ω由大變小時，按圖2幾何關系可推導出輸出軸的角加速度表達式為：

ω-主軸的角速度；r-短軸至偏心軸距離

由上式可以看出，輸出軸的負角加速度與偏心距和轉(zhuǎn)速有關，測量負角加速度只能通過間接測量偏心距，通過理論推導計算得到，不是實測值，數(shù)據(jù)準確性差。

圖2 傳動幾何關系

3 新型負角加速度產(chǎn)生與控制系統(tǒng)

3.1 組成與工作

新型負角加速度產(chǎn)生裝置是以伺服電機為核心的、具有轉(zhuǎn)速反饋的計算機控制系統(tǒng)如圖3所示。該系統(tǒng)由計算機、高精度伺服電機、伺服電機驅(qū)動器、輔助電路等組成。

圖3 伺服電機控制系統(tǒng)

伺服電機是整個系統(tǒng)的執(zhí)行元件，輸出轉(zhuǎn)速和負角加速度。伺服電機的核心部件是電子碼盤、50對磁極和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速可達3000轉(zhuǎn)/分，輸出的最大負角加速度可以達到1000弧度/秒2。工作時，驅(qū)動器首先將參數(shù)進行運算處理，然后發(fā)送給伺服電機，電機就按照給定的參數(shù)進行運轉(zhuǎn)，輸出所設定的轉(zhuǎn)速和負角加速度，同時電子碼盤感受伺服電機的轉(zhuǎn)速和負角加速度，并將信號反饋給驅(qū)動器，經(jīng)過驅(qū)動器運算和上位機的參數(shù)比較，得到電機調(diào)整偏差，然后再將調(diào)整偏差返回給電機，從而使得電機的輸出轉(zhuǎn)速和負角加速度嚴格按照給定的參數(shù)運行。

3.2 負角加速度產(chǎn)生原理

SU-2軍用飛機慣性傳感器（YA58）測試時，要求轉(zhuǎn)速960n/min時，負加速度在325～475 l/s2范圍內(nèi)變化。即，在一定的平均轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生一定的負角加速度。傳統(tǒng)偏心曲拐機構(gòu)生成負角加速度時，齒輪箱的傳動比為1：6.25，對應的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速為960÷6.25=153.6 r/min。根據(jù)偏心曲拐機構(gòu)的工作原理，偏心輪每轉(zhuǎn)一圈，輸出軸應對應一個加速減速過程，即一個周期。也就是說輸出軸在平均轉(zhuǎn)速為960r/min的前提下，每分鐘應有153.6個加減速周期。

根據(jù)這個要求，我們設計了伺服電機的運行控制規(guī)律（如圖4所示）。在伺服電機控制系統(tǒng)中，輸入軸和輸出軸的速比為3：1，因此，伺服電機的轉(zhuǎn)速應為960÷3=320 r/min，每分鐘要完成153.6個加減速周期（每秒153.6÷60=2.56個），每個周期 T為 1/2.56=0.4s。

圖4 電機運行規(guī)律

又：n1+n2=640（電機平均轉(zhuǎn)速 320）

這里，T=0.4s

測試時，在程序上設定周期T，從計算機輸入被測產(chǎn)品的最小負角加速度值325 1/s2，系統(tǒng)自動計算n1、n2值，電機將依次以325/3、330/3、335/3、340/3、345/3 1/s2……，伺服電機就在計算機控制下按預定規(guī)律作周期性加減速轉(zhuǎn)動，輸出325～475 l/s2的負角加速度。從（1）式可以看出，改變周期T和轉(zhuǎn)速n1，n2就可得到不同得負角加速度。

4 結(jié)論

慣性傳感器測試設備的基本功能就是產(chǎn)生與飛機機輪減速過程中相同的負角加速度，其核心是負角加速度產(chǎn)生裝置。隨著現(xiàn)代計算機控制技術、微電子技術的發(fā)展，負角加速度的產(chǎn)生的方法和設備將越來越多。利用伺服電機控制系統(tǒng)的技術特點，通過對下位機的編程，在變轉(zhuǎn)速、變負載的情況下，準確的實現(xiàn)了電機以特定負角加速度運行是飛機慣性傳感器測試設備領域的技術創(chuàng)新，代表了這一領域的發(fā)展方向。

[1]姜榮.一種基于運動控制卡的伺服電機控制系統(tǒng)[J].機電產(chǎn)品與開發(fā)，2006（3）

[2]《YA58型自動防滑裝置技術條件》.中國人民解放軍第五七二零工廠

[3]程明學.殲七飛機附件修理.空軍第一航空學院出版,1999.