專利名稱：飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機或發(fā)電機的檢測系統(tǒng)。
背景技術：
飛機恒速傳動裝置CSD(Constant Speed Device)及集成驅(qū)動發(fā)電機IDG(Integrated Drive Generator)或發(fā)電機是飛機供電系統(tǒng)的主要部件，提供400Hz、115V/200V三相交流電，為飛機的儀器儀表、雷達、無線電通訊及飛機上各種控制、照明提供電源。按航空適航標準，應對其進行定期和不定期的維護和修理。作為地面仿真試驗的檢測系統(tǒng)，根據(jù)CSD/IDG的檢測標準，通過測試臺模擬飛機飛行時CSD/IDG的各種狀態(tài)，檢測其各項性能指標是否合格。
目前，國內(nèi)現(xiàn)有的飛機發(fā)電機測試系統(tǒng)普遍采用傳統(tǒng)儀表和手動控制設備完成發(fā)電機實驗過程，不能檢測CSD、IDG，且技術手段落后，無法記錄實驗過程中有關參數(shù)的動態(tài)過程，對發(fā)電機整機性能評價不夠全面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術解決的問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠模擬飛機飛行時CSD/IDG的各種狀態(tài)，檢測其各項性能指標是否合格的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)。
本發(fā)明技術解決方案是飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特點在于它由原動機、檢測扭矩和原動機轉(zhuǎn)速的扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、高速齒輪箱、連接到高速齒輪箱并為其提供潤滑冷卻的油站、飛機恒速傳動裝置IDG及集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機、向CSD或IDG油箱注油的滑油系統(tǒng)、控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓的勵磁控制系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及參數(shù)自動檢測系統(tǒng)組成，原動機的輸出經(jīng)過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器輸出兩路信號，一路送入?yún)?shù)檢測系統(tǒng)，另一路經(jīng)其輸出軸連接到高速齒輪箱，高速齒輪箱的輸出分別接到飛機恒速傳動裝置IDG、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機，飛機恒速傳動裝置IDG、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機的輸出分別接至加載系統(tǒng)和參數(shù)檢測系統(tǒng)，同時加載系統(tǒng)和參數(shù)檢測的輸出又接至飛機恒速傳動裝置IDG、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機，參數(shù)檢測系統(tǒng)還輸出控制信號控制原動機的輸出轉(zhuǎn)速。
所述的參數(shù)檢測系統(tǒng)由各種參量傳感器或變送器、A/D轉(zhuǎn)換板、工控機、控制參數(shù)輸入部分、顯示和打印部分、D/A板組成，來自CSD或IDG或發(fā)電機的電流、電壓、頻率、溫度、壓力、流量等各種參量送入?yún)⒘總鞲衅骰蜃兯推髯儞Q成標準電量信號，其輸出送入A/D轉(zhuǎn)換板將模擬信號變成數(shù)字信號，并送入工控機進行計算，顯示和打印結(jié)果，同時控制參數(shù)輸入部分將需要控制的參數(shù)通過其開關送入工控機。
所述的原動機功率250千瓦、轉(zhuǎn)速0～2000轉(zhuǎn)/分鐘的直流電機。
所述的滑油系統(tǒng)為保證CSD/IDG的正常工作并檢測出其內(nèi)部是否有損傷，能向CSD/IDG的油箱注油，且在CSD/IDG的外部構(gòu)成閉合回路的滑油系統(tǒng)。
所述的加載系統(tǒng)為發(fā)電機輸出電路提供不同功率的負載，以便檢測發(fā)電機負載能力及各種電參量，它由功率分檔開關、單片機控制器、熱電阻負載、溫度報警、面板控制和顯示部分組成，單片機控制器的輸出信號送入功率分檔開關，使其輸出的分檔功率送至加熱電阻負載；同時自于工控機、面板控制與顯示和溫度報警信號分別接至單片控制器輸入端。其中加載系統(tǒng)為自動加載或手動加載，自動加載時，其加載數(shù)據(jù)及控制指令來自工控機；手動加載時，其加載數(shù)據(jù)受面板開關控制。
所述的勵磁控制系統(tǒng)由發(fā)電機的三相電壓檢測電路、比較放大電路、脈寬調(diào)制放大器、勵磁線圈、發(fā)電機輸出電壓、三相電壓設定值、三角波發(fā)生器、反饋校正器組成，發(fā)電機的三相電壓檢測電路實時檢測被調(diào)節(jié)量—發(fā)電機輸出電壓，并輸至電壓比較放大電路，當其輸出電壓偏離三相電壓設定時，電壓比較放大器輸出偏差信號，此偏差信號送入脈寬調(diào)制放大器放大后，輸出控制信號給發(fā)電機勵磁線圈使執(zhí)行環(huán)節(jié)改變發(fā)電機的勵磁電流，從而使發(fā)電機輸出電壓被調(diào)量變化，以減小或消除偏差。
所述的高速齒輪箱采用5∶1增速比，并具有超溫報警功能。
本發(fā)明的有益效果是，可以模擬各類飛機不同飛行狀態(tài)下的發(fā)電機的工作狀態(tài)，對發(fā)電機、CSD及IDG的性能做全面的測試，參數(shù)及技術指標完全滿足測試要求。


圖1為本發(fā)明工作原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中加載系統(tǒng)的電路原理圖；圖3為圖1中的參數(shù)檢測系統(tǒng)的電路原理圖；圖4為圖1中勵磁控制的電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由原動機1、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器2、高速齒輪箱3、油站4、飛機恒速傳動裝置和發(fā)電機5或集成驅(qū)動發(fā)電機6、滑油系統(tǒng)7、勵磁控制系統(tǒng)8、加載系統(tǒng)9、參數(shù)檢測系統(tǒng)10組成，原動機1為直流電機，能夠為被測件提供250kW功率，轉(zhuǎn)速從0～2000轉(zhuǎn)/分鐘連續(xù)可調(diào)，加速度1～1000rpm/s連續(xù)可調(diào)，其輸出的信號經(jīng)過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器2輸出兩路信號，一路電信號將檢測到原電機的轉(zhuǎn)速送入?yún)?shù)檢測系統(tǒng)10，輸出軸連接到高速齒輪箱3，高速齒輪箱3采用5∶1增速比，由于原動機1最高轉(zhuǎn)速為2000rpm，則通過高速齒輪箱3輸出軸最高轉(zhuǎn)速可達10000rpm/分鐘，高速齒輪箱3的輸出模擬高速轉(zhuǎn)速分別接到飛機恒速傳動裝置IDG 5、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機6，通過飛機恒速傳動裝置IDG 5、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機6分別接至加載系統(tǒng)9和參數(shù)檢測系統(tǒng)10，同時加載系統(tǒng)9和參數(shù)檢測10的輸出信號又接至飛機恒速傳動裝置IDG 5、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機6，為確保高速大負載條件下能正常工作，為高速齒輪箱3配制了油站4用于潤滑冷卻，同時提供超溫報警功能；為了保證CSD/IDG的正常工作并檢測出其內(nèi)部是否有損傷，在飛機恒速傳動裝置IDG 5、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機6還分別接有滑油系統(tǒng)7，該滑油系統(tǒng)能向其油箱注油，并在飛機恒速傳動裝置IDG 5、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機6CSD/IDG的外部構(gòu)成閉合回路，對其進油壓力、溫度、流量和出油壓力、溫度進行在線檢測，同時對進入CSD/IDG的油進行過濾處理，把進入CSD/IDG的油溫控制到80±5℃。
本發(fā)明的工作原理是參數(shù)檢測系統(tǒng)10中的工控機10-3控制原動機1的輸出轉(zhuǎn)速到920rpm(轉(zhuǎn)/分)，通過5∶1的高速齒輪箱3后，輸出轉(zhuǎn)速為4600rpm(轉(zhuǎn)/分)，其輸出軸帶動CSD/IDG或發(fā)電機工作，此時，工控機10-3發(fā)出指令給勵磁控制系統(tǒng)8，給發(fā)電機加上勵磁電壓，使發(fā)電機的輸出相電壓達到115V，頻率為400Hz，工控機10-3通過各類傳感器實時檢測CSD/IDG的進油、出油壓力，進油、出油溫度，流量是否正常，發(fā)電機空載頻率及電壓是否正常。如果一切正常，就可以進行加載和加速實驗了。如果參數(shù)不正常，立即停機，檢查被測件是否有損傷，待維修以后再做測試。
如圖2所示，加載系統(tǒng)9由功率分檔開關9-1、單片機控制器9-2、電加熱器負載9-3、溫度報警9-4、面板控制和顯示部分9-5組成，功率分檔開關9-1分為兩路信號，一路輸入信號來自于單片機控制器9-2，另一路輸出信號輸出給電加熱器負載9-33；單片機控制器9-2分為四路信號，第一路輸入信號來自于工控機10-3用于自動加載，第二路輸入信號來自于面板控制和顯示部分9-5，第三路輸入信號來自于溫度報警9-4，第四路輸出信號控制功率分檔開關9-1。加載系統(tǒng)9系統(tǒng)可自動加載，或手動加載。當自動加載時，其加載數(shù)據(jù)及控制指令來自工控機10-3；當手動加載時，其加載數(shù)據(jù)受面板控制和顯示部分9-5的面板控制開關。工作時，單片機控制器9-2根據(jù)上位工控機10-3或面板控制和顯示部分9-5給出的數(shù)據(jù)，控制功率分檔開關接通9-1～150kW的一種到發(fā)電機輸出電路上，給發(fā)電機加上所需負載。負載分為1～150kW的阻性負載和90kW(功率因數(shù)0.75)、150kW(功率因數(shù)0.6)的感性負載。
如圖3所示，參數(shù)檢測系統(tǒng)10由各種參量傳感器或變送器10-1、A/D轉(zhuǎn)換板10-2、工控機10-3、控制參數(shù)輸入10-4、顯示10-5、打印10-6、D/A板10-7組成，來自CSD或IDG或發(fā)電機的各種參量包括電流、電壓、頻率、溫度、壓力、流量等信號送入?yún)⒘總鞲衅骰蜃兯推?0-1變換成標準電量信號0～5V或0～10V，其輸出送入A/D轉(zhuǎn)換板10-2將模擬信號變成數(shù)字信號，送入工控機10-3進行計算、顯示、打印結(jié)果，工控機還輸出控制信號給D/A板10-7對原動機的轉(zhuǎn)速進行控制，對所有的被測參數(shù)進行實時顯示及打印，能夠繪制當輸入轉(zhuǎn)速或負載電流發(fā)生變化時，頻率的變化和恢復時間的關系曲線f(Hz)--t(s)。被測參數(shù)包括發(fā)電機相電壓、線電壓、相電流、頻率；原動機轉(zhuǎn)速、加速度；發(fā)電機勵磁電壓和電流；被測件滑油系統(tǒng)的進出口的壓力、溫度、流量；永磁發(fā)電機的線電壓和線電流等30幾個參數(shù)。
如圖4所示，勵磁控制8是由發(fā)電機相電壓檢測8-1、比較放大電路8-2、脈寬調(diào)制放大8-3、勵磁線圈8-4、發(fā)電機輸出電壓8-5、三相電壓設定8-6、三角波發(fā)生器8-7、反饋校正8-8組成，為了正確檢測出CSD/IDG及發(fā)電機的性能，必須為發(fā)電機提供一套電壓調(diào)節(jié)器實現(xiàn)對發(fā)電機輸出電壓的自動調(diào)節(jié)。由于發(fā)電機采用了二級勵磁方式，因而控制勵磁電流，使輸出電壓在各種負載下保持穩(wěn)，因此發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)由勵磁控制單元與發(fā)電機組成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。發(fā)電機相電壓檢測8-1實時檢測被調(diào)節(jié)量—發(fā)電機輸出電壓U，并輸至比較放大電路8-2，但U由于某種原因偏離三相電壓設定8-6時，比較放大電路8-2輸出偏差信號，此偏差信號送入脈寬調(diào)制放大器8-3放大后，輸出控制信號給發(fā)電機勵磁線圈8-4使執(zhí)行環(huán)節(jié)改變發(fā)電機的勵磁電流，從而使發(fā)電機輸出電壓8-5被調(diào)量U變化，以減小或消除偏差。本發(fā)明實施例采用了平均電壓調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)的大小并不單純地取決于發(fā)電機輸出某一相的電壓，而是由三個相電壓共同確定。由于二次勵磁使發(fā)電機的輸出電壓產(chǎn)生了較大的慣性滯后，為了增加系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性和減小穩(wěn)態(tài)誤差，反饋校正8-8采用了雙環(huán)控制反饋方式，內(nèi)環(huán)穩(wěn)定勵磁輸出，外環(huán)穩(wěn)定發(fā)電機輸出。
所有的電壓、電流、頻率等電量傳感器均選用了新型電量隔離傳感器，它采用全集成固體封裝工藝，可高密度安裝，防水、抗震，可用于環(huán)境惡劣的場合；抗沖擊能力強，瞬時沖擊大于30倍；具有推拉式現(xiàn)場校驗調(diào)試窗，使用更加安全、可靠，輸出信號為0～5V(10V)的標準信號。溫度、壓力和流量傳感器經(jīng)變換后，也輸出標準信號。
本發(fā)明的工作過程是整個檢測分為三個部分即頻率檢測、加速過程檢測及負載能力檢測，被測參數(shù)包括發(fā)電機相電壓、線電壓、相電流、頻率；原動機轉(zhuǎn)速、加速度；發(fā)電機勵磁電壓和電流；被測件滑油系統(tǒng)的進出口的壓力、溫度、流量；永磁發(fā)電機的線電壓和線電流等30幾個參數(shù)。
當進行發(fā)電機頻率檢測時如果被測件一飛機恒速傳動裝置5和發(fā)電機或集成驅(qū)動發(fā)電機6的輸出頻率隨輸入轉(zhuǎn)速或負載發(fā)生變化，則表示被測件內(nèi)部有機械損傷。具體操作如下，所有速度改變以被測件輸入軸的加速度500rpm/s(轉(zhuǎn)/分/秒)來調(diào)節(jié)，加速時發(fā)電機負載為0kW。將被測件輸入轉(zhuǎn)速調(diào)至4600rpm(轉(zhuǎn)/分)，檢測負載為0kW和90kW、150kW時的發(fā)電機輸出頻率；將被測件輸入轉(zhuǎn)速調(diào)至8900rpm(轉(zhuǎn)/分)，檢測負載為0kW和90kW時的發(fā)電機輸出頻率。
當進行加速過程檢測時如果被測件—恒速傳動裝置5和發(fā)電機或集成驅(qū)動發(fā)電機6的輸入轉(zhuǎn)速從一個速度變化到另一個速度后，其輸出頻率的恢復時間過長或頻率偏離穩(wěn)態(tài)頻率的瞬間頻率過大(超過9Hz)，則表示被測件內(nèi)部有機械損傷。具體操作如下，所有速度改變以被測件輸入軸的加速度500rpm/s來調(diào)節(jié)。當發(fā)電機負載為0kW，將被測件輸入轉(zhuǎn)速分別從4600rpm升至8900rpm和從8900rpm降至4600rpm時，檢測發(fā)電機輸出頻率恢復到穩(wěn)態(tài)時的恢復時間和頻率瞬間偏移值；當發(fā)電機負載為90kW，將被測件輸入轉(zhuǎn)速分別從4600rpm升至8900rpm和從8900rpm降至4600rpm時，檢測發(fā)電機輸出頻率恢復到穩(wěn)態(tài)時的恢復時間和頻率瞬間偏移值。
當進行負載能力檢測時當被測件——恒速傳動裝置5和發(fā)電機或集成驅(qū)動發(fā)電機6的輸入轉(zhuǎn)速為4600rpm，負載為150kW時，檢測發(fā)電機的相電壓、相電流、勵磁電壓和勵磁電流是否在規(guī)定的范圍以內(nèi)。
被測件—恒速傳動裝置5和發(fā)電機或集成驅(qū)動發(fā)電機6在定檢及維修后，需要經(jīng)過嚴格的性能實驗才可投入使用。性能實驗主要包括加載實驗、穩(wěn)定性實驗及加減速實驗等。實驗內(nèi)容主要是在不同幅度的階躍負載、不同穩(wěn)定轉(zhuǎn)速加額定負載以及額定負載加一定的加速度等條件下，測量發(fā)電機輸出電壓、頻率及電流等參數(shù)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性，CSD/IDG的滑油系統(tǒng)的溫度、壓力及流量等參數(shù)的特性。
權(quán)利要求
1.飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于它由原動機、檢測扭矩和原動機轉(zhuǎn)速的扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、高速齒輪箱、連接到高速齒輪箱并為其提供潤滑冷卻的油站、飛機恒速傳動裝置IDG及集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機、向CSD或IDG油箱注油的滑油系統(tǒng)、控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓的勵磁控制系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及參數(shù)自動檢測系統(tǒng)組成，原動機的輸出經(jīng)過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器輸出兩路信號，一路送入?yún)?shù)檢測系統(tǒng)，另一路經(jīng)其輸出軸連接到高速齒輪箱，高速齒輪箱的輸出分別接到飛機恒速傳動裝置IDG、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機，飛機恒速傳動裝置IDG、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機的輸出分別接至加載系統(tǒng)和參數(shù)檢測系統(tǒng)，同時加載系統(tǒng)和參數(shù)檢測的輸出又接至飛機恒速傳動裝置IDG、集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機，參數(shù)檢測系統(tǒng)還輸出控制信號控制原動機的輸出轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的參數(shù)檢測系統(tǒng)由各種參量傳感器或變送器、A/D轉(zhuǎn)換板、工控機、控制參數(shù)輸入部分、顯示和打印部分、D/A板組成，來自CSD或IDG或發(fā)電機的電流、電壓、頻率、溫度、壓力、流量等各種參量送入?yún)⒘總鞲衅骰蜃兯推髯儞Q成標準電量信號，其輸出送入A/D轉(zhuǎn)換板將模擬信號變成數(shù)字信號，并送入工控機進行計算，顯示和打印結(jié)果，同時控制參數(shù)輸入部分將需要控制的參數(shù)通過其開關送入工控機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的原動機功率250千瓦、轉(zhuǎn)速0～2000轉(zhuǎn)/分鐘的直流電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的滑油系統(tǒng)為保證CSD/IDG的正常工作并檢測出其內(nèi)部是否有損傷，能向CSD/IDG的油箱注油，且在CSD/IDG的外部構(gòu)成閉合回路的滑油系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的加載系統(tǒng)為發(fā)電機輸出電路提供不同功率的負載，以便檢測發(fā)電機負載能力及各種電參量，它由功率分檔開關、單片機控制器、熱電阻負載、溫度報警、面板控制和顯示部分組成，單片機控制器的輸出信號送入功率分檔開關，使其輸出的分檔功率送至加熱電阻負載；同時自于工控機、面板控制與顯示和溫度報警信號分別接至單片控制器輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的加載系統(tǒng)為自動加載或手動加載，自動加載時，其加載數(shù)據(jù)及控制指令來自工控機；手動加載時，其加載數(shù)據(jù)受面板開關控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的勵磁控制系統(tǒng)由發(fā)電機的三相電壓檢測電路、比較放大電路、脈寬調(diào)制放大器、勵磁線圈、發(fā)電機輸出電壓、三相電壓設定值、三角波發(fā)生器、反饋校正器組成，發(fā)電機的三相電壓檢測電路實時檢測被調(diào)節(jié)量—發(fā)電機輸出電壓，并輸至電壓比較放大電路，當其輸出電壓偏離三相電壓設定時，電壓比較放大器輸出偏差信號，此偏差信號送入脈寬調(diào)制放大器放大后，輸出控制信號給發(fā)電機勵磁線圈使執(zhí)行環(huán)節(jié)改變發(fā)電機的勵磁電流，從而使發(fā)電機輸出電壓被調(diào)量變化，以減小或消除偏差。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的高速齒輪箱采用5∶1增速比，并具有超溫報警功能。
全文摘要
飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機檢測系統(tǒng)，由原動機、檢測扭矩和原動機轉(zhuǎn)速的扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、高速齒輪箱、連接到高速齒輪箱并為其提供潤滑冷卻的油站、飛機恒速傳動裝置IDG及集成驅(qū)動發(fā)電機CSD或發(fā)電機、向CSD或IDG油箱注油的滑油系統(tǒng)、控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓的勵磁控制系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及參數(shù)自動檢測系統(tǒng)組成，本發(fā)明可以模擬各類飛機不同飛行狀態(tài)下的發(fā)電機的工作狀態(tài)，由此檢測不同飛機的各類發(fā)電機的性能指標。
文檔編號H02P9/00GK1553209SQ0312357
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者唐小萍, 王肇志, 羅正全, 劉業(yè)異, 田宏 申請人:中國科學院光電技術研究所