一种民用旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置

技术领域

本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种民用旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置。

背景技术

在现有的民用旋翼航空器中，液压元件与管路系统种类复杂、数量庞大，由于在有限的民用旋翼航空器空间中安装液压系统，工作量大，重量重，体积大，为解决这一问题，目前旋翼航空器液压系统普遍采用集成化的模块式设计技术，将增压油箱、过滤器、溢流阀、传感器、告警信号器等集成在一起，但由于集成式液压模块结构复杂，功能多，元件之间相互影响，可能导致内漏增加、压力损失增大、温度升高、油液污染度等级升高等故障，为了验证集成式液压模块的性能指标是否满足操纵系统的需求，发现液压系统潜在的故障和缺陷，应设计试验装置，对其进行试验。

发明内容

本发明提供一种民用旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置，准确、有效的解决旋翼航空器集成式液压模块全部工况的状态模拟问题，如负载变化、操纵速率变化、污染度变化、油液温度变化等；准确、有效的解决旋翼航空器集成式液压模块故障状态的模拟问题，如扭矩异常变化、转速异常变化、负载异常变化等；准确、有效的解决旋翼航空器集成式液压模块的状态评价问题；对适航条款涉及的内容进行有效的验证，主要包括CCAR27.1301、CCAR27.1435、CCAR29.1301、CCAR29.1435。

本发明的技术方案：

一种民用旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置，所述装置包括：变频器1，电动机2，扭矩传感器3，定量泵4，压力油路温度传感器5a，输出油路温度传感器5b，回油温度传感器5c，压力油路流量传感器6a，输出油路流量传感器6b，回油流量传感器6c，压力油路压力传感器7a，输出油路压力传感器7b，回油压力传感器7c，两位三通电磁阀8，旋翼航空器集成式液压模块9，尾伺服助力器10，左前伺服助力器11a，左后伺服助力器11b，右前伺服助力器11c，带污染物投放口的液压油箱12，油液污染度在线检测装置13，油液温度控制装置14，比例溢流阀组件15；

定义旋翼航空器集成式液压模块与液压泵壳体回油接口为A口，旋翼航空器集成式液压模块与液压泵吸油接口为B口，旋翼航空器集成式液压模块与助力器回油接口为C口，旋翼航空器集成式液压模块与助力器供油接口为D口，旋翼航空器集成式液压模块与液压泵供油接口为E口；

电动机2的输出轴与定量泵4的驱动轴机械连接，并在两轴之间安装扭矩传感器3，变频器1与电动机2电气连接，控制电动机2的转速，定量泵4的吸油口a与两位三通电磁阀8的c口连接，两位三通电磁阀8的b口与带污染物投放口的液压油箱12的供油口连接，两位三通电磁阀8的a口与回油流量传感器6c的一端连接，回油流量传感器6c的另一端分别与回油温度传感器5c的一端、回油压力传感器7c的一端以及旋翼航空器集成液压模块B口连接，定量泵4的出油口b与油液污染度在线检测装置13的一端连接，定量泵4的壳体油口c与旋翼航空器集成液压模块A口连接，油液污染度在线检测装置13的另一端分别与比例溢流阀组件15的进油口、压力油路温度传感器5a、压力油路流量传感器6a的一端连接，比例溢流阀组件15的进油口与压力油路流量传感器6a连接的该段压力油路必须穿过油液温度控制装置14，比例溢流阀组件15的出油口与带污染物投放口的液压油箱12的回油口连接，压力油路流量传感器6a的另一端分别与压力油路压力传感器7a、旋翼航空器集成液压模块的E口连接，旋翼航空器集成液压模块D口分别与输出油路压力传感器7b、输出油路温度传感器5b、输出油路流量传感器6b的一端连接，输出油路流量传感器6b的另一端分别与左前伺服助力器11a的进油口、左后伺服助力器11b的进油口、右前伺服助力器11c的进油口、尾伺服助力器10的进油口连接，左前伺服助力器11a的回油口、左后伺服助力器11b的回油口、右前伺服助力器11c的回油口、尾伺服助力器10的回油口分别与旋翼航空器集成液压模块的C口连接。

进一步的，所述变频器1用来调节电动机2的转速，从而模拟旋翼航空器集成式液压模块的供压的故障状态，以及旋翼航空器集成式液压模块在不同流量状态下的工作性能。

进一步的，所述比例溢流阀组件15，用来调节压力，从而考核旋翼航空器集成式液压模块在不同压力状态下的工作性能。

进一步的，所述油液温度控制装置14，用来调节输入旋翼航空器集成式液压模块的油液温度，从而考核旋翼航空器集成式液压模块在不同油液温度状态下的工作性能。

进一步的，所述带污染物投放口的液压油箱12，与油液污染度在线检测装置13配合使用，用来考核旋翼航空器集成式液压模块在不同油液污染度状态下的工作性能。

进一步的，所述两位三通电磁阀8，用于实现带污染物投放口的液压油箱12与旋翼航空器集成液压模块9的回油口的切换。

进一步的，在不同的测试点分别采用压力油路温度传感器5a，输出油路温度传感器5b，回油温度传感器5c，压力油路流量传感器6a，输出油路流量传感器6b，回油流量传感器6c，压力油路压力传感器7a，输出油路压力传感器7b，回油压力传感器7c，用于监控旋翼航空器集成式液压模块的工作状态。

进一步的，所述定量泵4为齿轮泵。

本发明技术方案的效益效果：

(1)采用了永磁同步电机与变频器相结合的转速调节方式，永磁同步电机功率密度大，控制性能好，能实现0～8000转以上的转速调节，通过调节永磁同步电机的转速能准确的模拟旋翼航空器集成式液压模块的流量变化。

(2)采用了带污染物投放口的液压油箱，该元件与油液污染度在线检测装置配合使用，根据油液污染度在线检测装置的测试结果，在带污染物投放口的液压油箱中增加或减少污染物的投放数量及种类，能够准确的模拟旋翼航空器集成式液压模块在不同污染度等级(NAS1638-6级至NAS1638 -9级)下的工作状态，从而能准确的考核旋翼航空器集成式液压模块的在不同污染度状态下的工作情况。

(3)在旋翼航空器集成液压模块的输入口应用了油液温度控制装置而不是将油液温度控制装置应用于油箱，这个位置是距离旋翼航空器集成液压模块最近的位置，能够避免定量泵工作时由于工作时散发的热量影响油液温度，以及其他环境因素对油液温度产生影响，将油液温度控制装置安装在在旋翼航空器集成液压模块的输入口，能够准确的考核旋翼航空器集成式液压模块在不同油液温度下(-55℃至135℃)的工作状态。

(4)采用了带过滤器的比例溢流阀组件，确保进行污染度能力测试时保证污染物不会进入测试系统，安装带过滤器的比例溢流阀组件即避免了在对旋翼航空器集成液压模块进行污染度状态考核时影响比例溢流阀组件的寿命，又能准确的模拟旋翼航空器集成式液压模块在不同压力下的工作状态。

(5)合理的设置了温度、压力、流量的检测点，既能满足工作需要，又避免了测试点过多，增加装置的成本，其中压力传感器设置在与旋翼航空器集成液压模块接口距离最近的管路上，且压力传感器与旋翼航空器集成液压模块接口之间无其他任何设备，压力表设置在距旋翼航空器集成液压模块输入或输出口的2倍～4倍管路内径处；

(6)为了满足不同污染度条件下旋翼航空器集成液压模块的测试功能，采用了抗污染能力强的齿轮泵而不是柱塞泵，即满足测试要求，降低了成本，又提高了装置的寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种民用旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置的结构示意图；

其中，变频器1，电动机2，扭矩传感器3，定量泵4，压力油路温度传感器5a，输出油路温度传感器5b，回油温度传感器5c，压力油路流量传感器6a，输出油路流量传感器6b，回油流量传感器6c，压力油路压力传感器7a，输出油路压力传感器7b，回油压力传感器7c，两位三通电磁阀8，旋翼航空器集成式液压模块9，尾伺服助力器10，左前伺服助力器11a，左后伺服助力器11b，右前伺服助力器11c，带污染物投放口的液压油箱12，油液污染度在线检测装置13，油液温度控制装置14，比例溢流阀组件15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明。

本发明提供的一种民用旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置，具有以下功能：

(1)验证集成式液压模块能保证民用旋翼航空器完成全部正常飞行任务，包括启动、爬升、巡航、机动、返航、着陆等，其具体内容主要包括在规定的飞行包线的变化负载工况下，与操纵系统即左前伺服助力器、左后伺服助力器、右前伺服助力器、尾伺服助力器的匹配性，包括速度、输出力以及响应速度等；

(2)模拟民用旋翼航空器最不利的状态(飞行姿态、高度和速度)，验证集成式液压模块的功能，主要包括在该状态下的负载工况下，环境条件下、污染度增高条件下、油液温度处于极限状态下等与操纵系统即左前伺服助力器、左后伺服助力器、右前伺服助力器、尾伺服助力器的匹配性，包括速度、输出力以及响应速度等，以及液压系统压力和流量、告警、信号和转换功能；

(3)评价集成式液压模块抗故障的能力，主要包括液压系统自身的故障状态，如流量降低、压力降低等工况下与操纵系统即左前伺服助力器、左后伺服助力器、右前伺服助力器、尾伺服助力器的匹配性，包括速度、输出力以及响应速度等；

(4)能够针对涉及民用旋翼航空器液压系统及元件的条款进行有效的验证，满足适航要求。

本发明提供的一种民用旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置，如图1所示，包括：变频器1，电动机2，扭矩传感器3，定量泵4，压力油路温度传感器5a，输出油路温度传感器5b，回油温度传感器5c，压力油路流量传感器6a，输出油路流量传感器6b，回油流量传感器6c，压力油路压力传感器7a，输出油路压力传感器7b，回油压力传感器7c，两位三通电磁阀8，旋翼航空器集成式液压模块9，尾伺服助力器10，左前伺服助力器11a，左后伺服助力器11b，右前伺服助力器11c，带污染物投放口的液压油箱12，油液污染度在线检测装置13，油液温度控制装置14，比例溢流阀组件15。

电动机2的输出轴与定量泵4的驱动轴机械连接，并在两轴之间安装扭矩传感器3，变频器1与电动机2电气连接，控制电动机2的转速，定量泵4的吸油口a与两位三通电磁阀8的c口连接，两位三通电磁阀8的b口与带污染物投放口的液压油箱12的供油口连接，，两位三通电磁阀8的a口与回油流量传感器6c的一端连接，回油流量传感器6c的另一端分别与回油温度传感器5c的一端、回油压力传感器7c的一端以及旋翼航空器集成液压模块B口连接，定量泵4的出油口b与油液污染度在线检测装置13的一端连接，定量泵4的壳体油口c与旋翼航空器集成液压模块A口连接，油液污染度在线检测装置13的另一端分别与比例溢流阀组件15的进油口、压力油路温度传感器5a、压力油路流量传感器6a的一端连接，比例溢流阀组件15的进油口与压力油路流量传感器6a连接的该段压力油路必须穿过油液温度控制装置14，比例溢流阀组件15的出油口与带污染物投放口的液压油箱12的回油口连接，压力油路流量传感器6a的另一端分别与压力油路压力传感器7a、旋翼航空器集成液压模块的E口连接，旋翼航空器集成液压模块D口分别与输出油路压力传感器7b、输出油路温度传感器5b、输出油路流量传感器6b的一端连接，输出油路流量传感器6b的另一端分别与左前伺服助力器11a的进油口、左后伺服助力器11b的进油口、右前伺服助力器11c的进油口、尾伺服助力器10的进油口连接，左前伺服助力器11a的回油口、左后伺服助力器11b的回油口、右前伺服助力器11c的回油口、尾伺服助力器10的回油口分别与旋翼航空器集成液压模块的C口连接。

在本发明中采取机电液结合的方式进行，应用了机械、液压、电子控制技术、传感检测等技术，具体技术方案如下：

旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置的工作方案示意图如图1所示。旋翼航空器集成式液压模块地面驱动试验装置的液压动力源来自于定量泵4，电动机2的驱动定量泵4，在电动机2的输出轴与定量泵4的输入轴之间加装了扭矩传感器3，用来测试电动机2的输出扭矩，为了模拟旋翼航空器集成式液压模块的供压的故障状态，本装置采用了变频器1，用来调节电动机2的转速，用来考核旋翼航空器集成式液压模块在不同流量状态下的工作性能；本装置采用了带过滤器的比例溢流阀组件15，用来调节系统的压力，用来考核旋翼航空器集成式液压模块在不同压力状态下的工作性能；本装置采用了油液温度控制装置14，用来调节输入旋翼航空器集成式液压模块的油液温度，用来考核旋翼航空器集成式液压模块在不同油液温度状态下的工作性能；本装置采用了带污染物投放口的液压油箱12，该元件与油液污染度在线检测装置13配合使用，用来考核旋翼航空器集成式液压模块在不同油液污染度状态下的工作性能；本装置采用了两位三通电磁阀8，用于实现带污染物投放口的液压油箱12与旋翼航空器集成液压模块9的回油口B的切换；本装置在不同的测试点分别采用了温度传感器5a,5b,5c，流量传感器6a,6b,6c，压力传感器7a,7b,7c，用于监控旋翼航空器集成式液压模块的工作状态。

本发明技术方案的效益效果：

(1)采用了永磁同步电机与变频器相结合的转速调节方式，永磁同步电机功率密度大，控制性能好，能实现0～8000转以上的转速调节，通过调节永磁同步电机的转速能准确的模拟旋翼航空器集成式液压模块的流量变化。

(2)采用了带污染物投放口的液压油箱，该元件与油液污染度在线检测装置配合使用，根据油液污染度在线检测装置的测试结果，在带污染物投放口的液压油箱中增加或减少污染物的投放数量及种类，能够准确的模拟旋翼航空器集成式液压模块在不同污染度等级(NAS1638-6级至NAS1638 -9级)下的工作状态，从而能准确的考核旋翼航空器集成式液压模块的在不同污染度状态下的工作情况。

(3)在旋翼航空器集成液压模块的输入口应用了油液温度控制装置而不是将油液温度控制装置应用于油箱，这个位置是距离旋翼航空器集成液压模块最近的位置，能够避免定量泵工作时由于工作时散发的热量影响油液温度，以及其他环境因素对油液温度产生影响，将油液温度控制装置安装在在旋翼航空器集成液压模块的输入口，能够准确的考核旋翼航空器集成式液压模块在不同油液温度下(-55℃至135℃)的工作状态。

(4)采用了带过滤器的比例溢流阀组件，确保进行污染度能力测试时保证污染物不会进入测试系统，安装带过滤器的比例溢流阀组件即避免了在对旋翼航空器集成液压模块进行污染度状态考核时影响比例溢流阀组件的寿命，又能准确的模拟旋翼航空器集成式液压模块在不同压力下的工作状态。

(5)合理的设置了温度、压力、流量的检测点，既能满足工作需要，又避免了测试点过多，增加装置的成本，其中压力传感器设置在与旋翼航空器集成液压模块接口距离最近的管路上，且压力传感器与旋翼航空器集成液压模块接口之间无其他任何设备，压力表设置在距旋翼航空器集成液压模块输入或输出口的2倍～4倍管路内径处；

(6)为了满足不同污染度条件下旋翼航空器集成液压模块的测试功能，采用了抗污染能力强的齿轮泵而不是柱塞泵，即满足测试要求，降低了成本，又提高了装置的寿命。