李 宋，崔 雄，戴訓(xùn)洋，陳 亮，徐 忠，邱東東

(1.中國飛機強度研究所，陜西 西安 710065；2.長沙鑫航機輪剎車有限公司，湖南 長沙 410205；3.空軍駐長沙地區(qū)軍事代表室，湖南 長沙 410205)

1 引 言

航空慣性試驗臺是檢測飛機輪胎和剎車裝置性能及可靠性的重要設(shè)備，試驗臺的參數(shù)直接影響飛機輪胎及剎車裝置各項性能的判定。按照民航機載設(shè)備地面適航符合性驗證試驗要求，應(yīng)對試驗臺的各項參數(shù)進行溯源。航空機輪剎車試驗測量參數(shù)包括剎車能量、提供能量、剎車時間、剎車距離、剎車力矩、機輪轉(zhuǎn)速、鼓輪轉(zhuǎn)速、剎車壓力、機輪載荷，分析上述各項參數(shù)，對參數(shù)進行溯源、檢定與校準。

2 參數(shù)分析

剎車能量由剎車力矩與剎車距離和時間等參數(shù)計算得出；提供能量由基礎(chǔ)慣量與電模擬慣量計算得出。根據(jù)文獻[1]內(nèi)容，基礎(chǔ)慣量、電模擬慣量、軸承損耗、風(fēng)阻損耗等均由扭矩儀與鼓輪速度計算得出；鼓輪轉(zhuǎn)速由旋轉(zhuǎn)編碼器計算得出；剎車時間由計時器直接測量；剎車距離通過機輪轉(zhuǎn)速與機輪滾動半徑計算得出；機輪轉(zhuǎn)速測量方式同鼓輪測量方式；滾動半徑由加載液壓缸位移傳感器與機輪直徑計算得出；剎車力矩由搖臂零件與測試剎車力矩的載荷傳感器計算得出；剎車壓力由壓力傳感器直接測量；機輪載荷由拖架后端安裝的載荷傳感器直接測量得出。

綜上所述，以某型航空慣性試驗臺為例，對直接測量參數(shù)：扭矩、機輪轉(zhuǎn)速、鼓輪轉(zhuǎn)速、加載液壓缸位移、搖臂零件、力矩測量載荷傳感器、剎車壓力、機輪載荷進行溯源，并對上述參數(shù)進行檢定與校準。

3 參數(shù)溯源、檢定與校準

3.1 扭矩

扭矩儀安裝在拖動電機與鼓輪組合系統(tǒng)之間，某型航空慣性試驗臺最大測量扭矩51kN·m，選用量程60kN·m的扭矩儀，國內(nèi)具備計量資質(zhì)的扭矩標(biāo)準機最大量程為50kN·m。為對試驗臺扭矩儀及其采集通道溯源、檢定與校準，研制了一套測力式扭矩校準裝置(見圖1)，扭矩儀兩側(cè)通過法蘭安裝在加載杠桿和測量力臂之間；加載杠桿和測量力臂另外一面連接軸伸，分別安裝在兩側(cè)軸承座中，可繞中心旋轉(zhuǎn)；測量力臂的兩端按照順時針/逆時針方向連接兩個力傳感器，力傳感器的另外一端與框架連接固定。操作手搖泵驅(qū)動液壓缸旋轉(zhuǎn)，加載杠桿對被檢定扭矩儀施加扭矩。使用力傳感器與測量力臂進行扭矩測量，對比裝置與扭矩儀示值對扭矩儀及其采集通道校準。

1.框架 2.軸承座 3.軸伸 4.加載杠桿 5.測量力臂6.力傳感器 7.被測扭矩儀 8.液壓缸 9.操作臺圖1 扭矩校準裝置模型

分析裝置的不確定度進行量值溯源，裝置的擴展合成不確定度優(yōu)于0.3，通過0.1級扭矩儀與校準裝置進行試驗比對，最大示值誤差0.16%，詳見表1。采用分段擬合的方法校準扭矩儀及其采集通道，使扭矩儀與裝置之間的示值誤差在0.1%以內(nèi)，扭矩儀測量不確定度為0.3級。

表1 扭矩比對示值及誤差

3.2 機輪轉(zhuǎn)速、鼓輪轉(zhuǎn)速

機輪轉(zhuǎn)速與鼓輪轉(zhuǎn)速測量方式相同，本文僅介紹機輪轉(zhuǎn)速檢定原理。機輪轉(zhuǎn)速測量形式見圖2，采用分度值360旋轉(zhuǎn)編碼器與機輪同軸轉(zhuǎn)動，西門子測速模塊FM350-1進行數(shù)據(jù)采集與計算。在機輪輪轂處粘貼反光貼紙，使用0.1級數(shù)字轉(zhuǎn)速表進行轉(zhuǎn)速測量。兩種測量方式示值及誤差見表2，轉(zhuǎn)速測量不確定度0.3級。

圖2 機輪速度測量形式

序號數(shù)字轉(zhuǎn)速表r/min編碼器r/min示值誤差r/min1100.0100.02-0.022200.0199.99-0.013300.0300.05-0.054400.1400.02-0.015500.0500.03-0.036600.0600.03-0.037700.0700.02-0.028800.0800.02-0.029900.0900.00.00

3.3 加載液壓缸位移

加載液壓缸內(nèi)置磁致伸縮位移傳感器進行位移測量，見圖3。檢定儀器使用關(guān)節(jié)臂，測量誤差±38μm。先測量液壓缸支座與活動框架的距離L，然后比對液壓缸位移和檢定距離與初始測量L差的示值，測量結(jié)果對比見表3。測量不確定度0.3。

圖3 加載液壓缸位移檢定

序號標(biāo)準行程mm位移傳感器mm關(guān)節(jié)臂mm1200200.2199.632400400.21399.723600600.14599.554800800.14799.465900900.12899.43611001100.131098.98

3.4 剎車力矩

剎車力矩測量方式見圖4，由搖臂長度與傳感器示值計算。搖臂的尺寸受制造與安裝影響，安裝完成后現(xiàn)場使用關(guān)節(jié)臂測量，測量誤差±38μm，測量結(jié)果1000.09mm，不確定度0.06。載荷傳感器與采集通道現(xiàn)場使用0.03級標(biāo)準傳感器檢定，檢定數(shù)據(jù)見表4，檢定結(jié)果滿足0.1級要求，力矩測量的合成不確定度0.3。

圖4 剎車力矩測量原理

序號標(biāo)準負荷kN傳感器進程kN傳感器回程kN122.0002.005244.0004.005366.0006.003488.0008.00151010.00010.000

3.5 剎車壓力

剎車壓力使用0.05級的高精度數(shù)字壓力表進行壓力溯源，溯源原理見圖5，檢定數(shù)據(jù)見表5，剎車壓力測量不確定度0.5級。

1.手搖泵 2.單向閥 3.安全閥 4.油箱5.數(shù)字壓力表 6.壓力傳感器 7.PLC 8.工控機圖5 剎車壓力溯源原理

序號數(shù)字壓力表MPa壓力傳感器MPa誤差(%FS)188.020.021616.020.032424.070.244040.170.4

3.6 機輪載荷

機輪載荷測量原理見圖6，在拖架與液壓缸之間安裝機輪載荷傳感器，測量時包含了拖架的摩擦力以及安裝誤差。為檢定機輪載荷，減小測量誤差，在機輪安裝處設(shè)計工裝，在底座上安裝立柱，將0.1級標(biāo)準載荷傳感器安裝在工裝與立柱之間，安裝方式見圖7，比對標(biāo)準載荷傳感器與機輪載荷傳感器的數(shù)值，校準機輪載荷傳感器示值，數(shù)據(jù)見表6，使其與標(biāo)準載荷傳感器誤差1%。

圖6 機輪載荷測量原理

圖7 機輪載荷在線校準安裝方式

序號0.1級傳感器kN機輪載荷kN誤差 14039.940.15280800.003240240.010.004360360.060.02

4 結(jié) 論

通過分析航空慣性試驗臺各項參數(shù)，對直接測量參數(shù)進行溯源、檢定與校準，并對各項參數(shù)進行測量不確定度判定，使其滿足試驗精度要求，進而保障飛機剎車裝置性能判定的準確性。