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无人机数字式执行器自动测试系统设计...
杨涛 * ，柴立人，王刚 中国航天空气动力研究院，北京 100074 * 通讯作者 摘要：针对无人机数字作动器测试问题，该作动器是无人机的关键部件之一，其静动态性能直接影响无人机的机动性能，本文研究了一种全自动数字作动器测试系统，介绍了该系统的硬件和软件设计方案，并进行了应用演示。该系统以 TI 双核微控制器 TMS28377D 为核心，拥有 RS422、RS485、RS232、CAN Bus 等广泛应用于数字作动器的丰富通信接口。此外，测试系统还连接旋转增量式编码器，提供数字作动器的实际位置信息，以及 SD 卡用于实时记录数据。测试系统通过以太网通信与上位机通信，上位机发送命令并接收反馈。本文设计的全自动数字作动器具有可靠性高、升级方便等优点。该自动测试系统在无人机数字执行器的研制、生产和仓储中有着巨大的潜力。
多电飞机作动系统的架构优化
多电技术的快速发展使得飞机可选的电源和作动器类型越来越丰富，这使得机载作动系统架构优化过程中不同电源和作动器的组合变得极其复杂。传统的“试错”法已不能满足设计要求。本文首先介绍了多电飞机（MEA）飞行控制作动系统（FCAS）的组成，并计算了可能的架构数量。其次，从安全可靠性、重量和效率等方面提出了FCAS架构的评价标准，并计算了各操纵面采用相同作动器配置情况下的评价标准值。最后，应用遗传算法（GA）获得了MEA FCAS架构的优化结果。与传统仅采用伺服阀控液压作动器的作动系统架构相比，优化后的多电作动系统架构重量可减轻6%，在满足安全可靠性要求的基础上效率可提高30%。
多电飞机作动系统架构优化
多电技术的快速发展使得飞机可选的电源和作动器类型越来越丰富，这使得机载作动系统架构优化过程中不同电源和作动器的组合变得极其复杂。传统的“试错”法已不能满足设计要求。本文首先介绍了多电飞机（MEA）飞行控制作动系统（FCAS）的组成，并计算了可能的架构数量。其次，从安全可靠性、重量和效率等方面提出了FCAS架构的评价标准，并计算了各操纵面采用相同作动器配置情况下的评价标准值。最后，应用遗传算法（GA）获得了MEA FCAS架构的优化结果。与传统仅采用伺服阀控液压作动器的作动系统架构相比，优化后的多电作动系统架构重量可减轻6%，在满足安全可靠性要求的基础上效率可提高30%。
飞机执行器技术评估 - DiVA
飞行控制作动系统是飞机中最关键的系统之一。该系统绝不能发生故障，否则将造成灾难性的后果。其运行环境要求极高，温度范围为 -50 至 +60 摄氏度，速度范围为 0 至 2 马赫以上，重力范围为 -3 至 9。同时，系统应尽可能小巧轻便，因为每减少一克和一立方厘米都会减少有效载荷和/或增加飞机总尺寸，从而增加燃油消耗。自 20 世纪 30 年代末以来，液压技术一直是作动器的首选技术。液压作动器具有高功率密度、高技术成熟度、高安全性和高响应性等特点。随着电气领域不断涌现的优势，过去十年的研究一直专注于电气化替代品作为执行器的未来替代品。
飞机执行器技术评估 - DiVA
飞行控制作动系统是飞机中最关键的系统之一。该系统绝不能发生故障，否则将造成灾难性的后果。其运行环境要求极高，温度范围为 -50 至 +60 摄氏度，速度范围为 0 至 2 马赫以上，重力范围为 -3 至 9。同时，系统应尽可能小巧轻便，因为每减少一克和一立方厘米都会减少有效载荷和/或增加飞机总尺寸，从而增加燃油消耗。自 20 世纪 30 年代末以来，液压技术一直是作动器的首选技术。液压作动器具有高功率密度、高技术成熟度、高安全性和高响应性等特点。随着电气领域不断涌现的优势，过去十年的研究一直专注于电气化替代品作为执行器的未来替代品。
克兰菲尔德大学 孟凡良 作动...
图 1-1 电动作动系统功能和接口 ...................................................................... 2 图 2-1 A380 EBHA 图和操作模式 [6] .............................................................. 5 图 2-2 EHA 图 .................................................................................................... 6 图 2-3 双串联作动器示意图 [6] ...................................................................... 8 图 2-4 四重 EHA [10] ...................................................................................... 8 图 2-5 EMA 图 .................................................................................................... 9 图 2-6 双容错、三重冗余机体襟翼 EMA [10] ............................................. 9 图 2-7 压电作动器全景图 [13] ............................................................................. 10 图 2-8 B787 作动系统架构 [9] ............................................................................. 14 图 2-9 空客 A320 的作动架构 [23] ............................................................................. 15 图 2-10 空客 A340 的作动架构 [11] ................................... 16 图 2–11 空客 A380 作动架构 [15] .................................................... 17 图 2–12 波音 777 作动架构 [24] .................................................... 18 图 2–13 B777 远程作动系统控制架构 [25] ........................................... 20 图 2–14 新型轨道一体化电动襟翼驱动系统 [16] ............................................. 21 图 2–15 分布式飞行架构 [28].............................................
飞机事故调查最终报告...
1.7.2 天气报告................................................................................................................ 19 1.7.3 海上条件.................................................................................................................... 19 1.7.4 形成水龙卷所需的天气............................................................................................... 20 1.8 助航设备...................................................................................................................... 20 1.9 通信............................................................................................................................. 20 1.9.1 无线电通信............................................................................................................. 20 1.9.2 无线电面板设置.................................................................................................... 21 1.10 直升机场信息............................................................................................................. 21 1.10.1 Linnahalli............................................................................................................. 21 1.10.2 雷达数据............................................................................................................. 21 1.11 飞行记录器............................................................................................................. 21 1.11.1 飞行记录器描述............................................................................................. 21 1.11.2 CVR 和 FDR 同步................................................................................ 22 1.11.3 飞行数据记录器...................................................................................................... 23 1.11.4 录音机.............................................................................................................. 23 1.12 残骸和撞击信息...................................................................................................... 24 1.12.1 水下直升机残骸的初步检查......................................................................................... 24 1.12.2 从海中打捞直升机残骸......................................................................................... 24 1.12.3 直升机的详细检查............................................................................................. 25 1.12.3.1 主旋翼叶片.................................................................................................... 25 1.12.3.2 主旋翼头.................................................................................................... 26 1.12.3.3 尾桨系统.................................................................................................... 27 1.12.3.4 机身............................................................................................................. 27 1.12.3.5 驾驶舱和飞行控制................................................................................. 28 1.12.3.6 起落架............................................................................................................... 30 1.12.3.7 紧急定位发射机 .......................................................................................... 30 1.13 医疗和病理信息 ........................................................................................................ 30 1.14 火灾 ........................................................................................................................ 30 1.15 生存方面 ................................................................................................................ 30 1.15.1 乘客安全简报 ...................................................................................................... 30 1.15.2 直升机应急设备和漂浮装置 ............................................................................. 31 1.15.3 搜索和救援行动 ............................................................................................. 31 1.15.4 紧急出口考虑 ............................................................................................. 32 1.16 测试和研究 ............................................................................................................. 34 1.16.1 一般规定 ............................................................................................................. 34 1.16.2 音频记录的声学分析 ............................................................................................. 35 1.16.3 计算的1.16.4.1 前作动器的测试和检查摘要....................................................................... 37 1.16.4.2 在 HSI 对前作动器进行测试........................................................................ 37 1.16.4.3 在 HR Textron 对前作动器进行进一步测试............................................... 38 1.16.4.4 在 HR Textron 拆卸和检查前作动器.................................................... 39 1.16.4.5 在 NTSB 材料实验室进行的检查.................................................... 41 1.16.4.6 液压油测试.................................................................................................... 43 1.16.5 使用改进的前作动器的模拟测试........................................................................ 43 1.16.6 根据致操作员的信函退回的作动器..................................................................... 451 乘客安全简报................................................................................................................ 30 1.15.2 直升机应急设备和漂浮装置............................................................................... 31 1.15.3 搜索和救援行动................................................................................................ 31 1.15.4 紧急出口考虑................................................................................................ 32 1.16 测试和研究............................................................................................................. 34 1.16.1 概述...................................................................................................................... 34 1.16.2 音频记录的声学分析.................................................................................................... 35 1.16.3 飞行控制系统组件的计算机断层扫描.................................................................... 35 1.16.4 主旋翼前向作动筒的检查................................................................................ 37 1.16.4.1 前向作动筒测试和检查摘要........................................................................ 37 1.16.4.2 在 HSI 对前向作动筒进行测试........................................................................ 37 1.16.4.3 在 HR Textron 对前执行器进行进一步测试....................................................... 38 1.16.4.4 在 HR Textron 对前执行器进行拆卸和检查................................................ 39 1.16.4.5 在 NTSB 材料实验室进行检查...................................................................... 41 1.16.4.6 液压油测试.................................................................................................... 43 1.16.5 使用改进的前执行器进行模拟测试.................................................................... 43 1.16.6 根据致操作员的信件退回的执行器............................................................................. 451 乘客安全简报................................................................................................................ 30 1.15.2 直升机应急设备和漂浮装置............................................................................... 31 1.15.3 搜索和救援行动................................................................................................ 31 1.15.4 紧急出口考虑................................................................................................ 32 1.16 测试和研究............................................................................................................. 34 1.16.1 概述...................................................................................................................... 34 1.16.2 音频记录的声学分析.................................................................................................... 35 1.16.3 飞行控制系统组件的计算机断层扫描.................................................................... 35 1.16.4 主旋翼前向作动筒的检查................................................................................ 37 1.16.4.1 前向作动筒测试和检查摘要........................................................................ 37 1.16.4.2 在 HSI 对前向作动筒进行测试........................................................................ 37 1.16.4.3 在 HR Textron 对前执行器进行进一步测试....................................................... 38 1.16.4.4 在 HR Textron 对前执行器进行拆卸和检查................................................ 39 1.16.4.5 在 NTSB 材料实验室进行检查...................................................................... 41 1.16.4.6 液压油测试.................................................................................................... 43 1.16.5 使用改进的前执行器进行模拟测试.................................................................... 43 1.16.6 根据致操作员的信件退回的执行器............................................................................. 452 在 HSI 对前执行器进行测试................................................................................. 37 1.16.4.3 在 HR Textron 对前执行器进行进一步测试............................................... 38 1.16.4.4 在 HR Textron 拆卸和检查前执行器................................................. 39 1.16.4.5 在 NTSB 材料实验室进行检查.................................................................... 41 1.16.4.6 液压油测试.................................................................................................... 43 1.16.5 使用改进的前执行器进行模拟测试.................................................................... 43 1.16.6 根据致操作员的信函退回的执行器......................................................................... 452 在 HSI 对前执行器进行测试................................................................................. 37 1.16.4.3 在 HR Textron 对前执行器进行进一步测试............................................... 38 1.16.4.4 在 HR Textron 拆卸和检查前执行器................................................. 39 1.16.4.5 在 NTSB 材料实验室进行检查.................................................................... 41 1.16.4.6 液压油测试.................................................................................................... 43 1.16.5 使用改进的前执行器进行模拟测试.................................................................... 43 1.16.6 根据致操作员的信函退回的执行器......................................................................... 45
克兰菲尔德大学 孟凡良 致辞...
5 设计要求 ................................................................................................ 33 5.1 引言 .............................................................................................. 33 5.2 性能要求 .............................................................................................. 33 5.2.1 失速载荷 .............................................................................................. 33 5.2.2 最大速率能力 ...................................................................................... 34 5.2.3 频率响应； ...................................................................................... 34 5.2.4 动态刚度 ...................................................................................... 35 5.2.5 故障瞬态 ...................................................................................... 36 5.3 适航要求 ............................................................................................. 37 5.3.1 CCAR-25.671 总则 ............................................................................. 37 5.3.2 CCAR-25.672 增稳以及自动和电动系统。 ........................................................................................... 38 5.3.3 CCAR-25.675 停止 ......................................................................... 38 5.3.4 CCAR-25.681 极限载荷静态试验................................................. 39 5.3.5 CCAR-25.683 运行试验 .............................................. 39 5.3.6 CCAR-25.685 控制系统细节 .............................................. 39 5.3.7 CCAR-25.697 升阻装置、操纵装置 ........................................ 39 5.3.8 CCAR-25.701 襟翼互连 ...................................................... 40 5.4 客户要求 ............................................................................. 40 5.5 总结 ............................................................................. 41 6 常规作动设计 ............................................................................. 43 6.1 简介 ............................................................................. 43 6.2 飞行起重机作动系统架构 ........................................................ 43 6.2.1 作动器布局 ............................................................................. 43 6.2.2 电源 ............................................................................. 44 6.2.3 作动器控制 ............................................................................. 45 6.2.4 执行器工作模式 ................................................................................ 46 6.3 安全可靠性估算 ................................................................................ 47 6.4 功率估算 ........................................................................................ 48 6.5 重量估算 ........................................................................................ 49 6.6 散热估算 ................................................................................................ 50 6.7 总结 ................................................................................................ 51 7 分布式作动系统设计 ................................................................................ 52 7.1 简介 ................................................................................................ 52 7.2 系统架构 ............................................................................................. 52 7.3 安全可靠性估算 ............................................................................. 53 7.4 功率估算 ............................................................................................. 53 7.5 质量估算 ............................................................................................. 54 7.6 散热 ................................................................................................ 54 7.7 总结 ................................................................................................ 54 8 讨论 ............................................................................................................. 55 8.1 简介 ................................................................................................ 55 8.2 性能 ................................................................................................ 55 8.3 成本 ................................................................................................ 58 8.4 适航认证 ............................................................................................. 58 8.5 总结 ................................................................................................ 59 9 结论........................................................................................... 61 9.1 结论 .............................................................................................. 61.................................. 55 8.1 介绍 ................................................................................................ 55 8.2 性能 ................................................................................................ 55 8.3 成本 ................................................................................................ 58 8.4 适航认证 .............................................................................................. 58 8.5 总结 ................................................................................................ 59 9 结论 ............................................................................................................. 61 9.1 结论 ................................................................................................ 61.................................. 55 8.1 介绍 ................................................................................................ 55 8.2 性能 ................................................................................................ 55 8.3 成本 ................................................................................................ 58 8.4 适航认证 .............................................................................................. 58 8.5 总结 ................................................................................................ 59 9 结论 ............................................................................................................. 61 9.1 结论 ................................................................................................ 61