某型飞机轮速模拟系统的设计与实现

雷昱

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.025

摘 要：该文介绍了某型飞机轮速模拟系统的设计和实现，并通过试验验证了设备的有效性。该设备能够给刹车系统注入模拟的轮速信号，避免直接驱动飞机机轮转动，从而提高试验效率和质量。

关键词：刹车控制单元 轮速模拟系统 轮速信号

中图分类号：TP206 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0025-02

飞机铁鸟试验台是飞机设计、优化和适航取证研制过程中最重要的试验平台，主要承担主飞控系统、高升力系统、液压系统、起落架和刹车系统的全机地面模拟试验，是飞机设计研发和适航取证的重要试验平台。刹车系统是铁鸟试验台的重要组成，其功能是用于飞机起飞和着陆时缩短滑跑距离，保证起降安全。

在刹车系统工作的过程中，轮速传感器采集飞机机轮的转速，并将该信号发送到刹车控制单元，控制单元接收到轮速和其他相关信号后，通过控制算法来控制刹车压力，实施刹车。在刹车系统的全机地面模拟试验中，可以使用轮速模拟系统向刹车控制单元注入模拟的轮速信号，这样机轮不用发生真实的转动，实验效率高。

该文提出一种飞机轮速模拟系统的设计和实现，包括系统的原理、组成和功能。最后使用该设备向刹车控制单元注入模拟轮速，通过试验台上数据采集设备解析到了轮速信号，验证了该轮速模拟系统的有效性。

1 方案设计

轮速模拟系统输出的信号要通过合适的接口传输给刹车控制单元。图1是轮速模拟系统的示意图。正常情况下，轮速传感器通过接口面板连接刹车控制单元，当需要注入模拟轮速时，人工断开轮速传感器接口，连接上轮速模拟系统接口。模拟系统由信号模拟单元、上位机及其控制软件和相应的接口组成，图1中的方框内标示整个系统的组成。

2 系统组成

轮速模拟系统应该具备如下功能：上位机软件设定的轮速可以通过下位机发送给刹车控制单元，刹车控制单元能够识别该模拟信号。同时上位机软件可以人工调整模拟轮速的大小，能够在试验中实时地改变模拟轮速，以适应不同的试验任务。根据所需功能，模拟系统的各个部分设计如下。

2.1 信号模拟单元

信号模拟单元的功能是产生模拟的轮速信号。对于刹车系统，控制单元所能识别的轮速信号是幅值为0～30 V，频率范围为1～5 000 Hz的正弦波信號，不同的频率对应不同的轮速。因此，信号模拟单元需要产生上述的正弦波信号。飞机有4个机轮，四路轮速信号要分别发送给刹车控制单元内部的正常刹车控制单元和备份刹车控制单元，因此，设备需要单独输出八路正弦波信号用来模拟轮速。信号模拟单元的实物如图2所示。

2.2 上位机系统

上位机系统包括上位机计算机和控制软件。控制软件由轮速设定部分、输出波形监控部分和运行状态部分组成。轮速设定部分由人工键入所需模拟的信号，可以分别设置轮速信号，也可以同时设置相同的轮速信号。波形监控部分用来实时跟踪设备输出的轮速信号是否正确。运行状态部分用来指示设备是否正常运行。

2.3 系统接口

上位机和信号模拟单元之间通过USB接口连接，信号模拟单元输出的模拟信号连接到信号转接面板，再通过信号转接面板传输到刹车控制单元中。所以信号模拟单元总共有八路输出信号与信号转接面板连接，每路信号由两根信号线组成。

3 试验验证

该节通过试验验证轮速模拟系统的有效性。飞机刹车系统控制单元在收到轮速信号后，会将其发送到ARINC429总线上以供其他系统使用。因此，通过监测刹车控制单元转发的轮速，可以验证轮速模拟系统是否发送了正确的信号。该次试验中，通过轮模拟设备人工输入模拟轮速：从10节到80节，阶跃地改变模拟轮速，10节到80节的速度对应16.9 ft/s到135.2 ft/s。采集设备得到的轮速信号见图3，该数据与上述设定的值一致，证明了系统设计的有效性。

4 结语

该文针对飞机铁鸟试验中的刹车系统试验，提出了一种轮速模拟系统的设计和实现，该系统用于向刹车控制单元注入模拟轮速，用于提高试验的效率和质量。文章依次介绍了该轮速模拟系统的总体方案和具体组成，并通过试验验证了设计的该系统的有效性，为刹车系统试验的顺利进行奠定基础。

参考文献

[1] 王晓勇，吕俊，王俊.基于DSP+FPGA的飞机轮速测量系统设计[J].电子测量技术，2014（6）：131-134.

[2] 刘灿，代永红，肖伟.基于FPGA和51单片机信号发生器设计与实现[J].电子设计工程.2012（4）：186-188.