[发明专利]一种直升机APU起动载荷模拟系统

权利要求书

1.一种直升机APU起动载荷模拟系统，其特征在于，包括APU起动载荷模拟装置以及控制系统；所述APU起动载荷模拟装置包括APU起动液压马达和负载装置，所述负载装置包括扭矩转速传感器、惯量模拟机构、扭矩传感器以及加载液压马达；所述APU起动液压马达为直升机上的APU起动单元中的液压马达，APU起动液压马达通过蓄压器驱动起动后，带动所述APU起动负载装置运转；所述APU起动负载装置用于模拟APU转动部分的转动惯量、压气机工作时所需克服的空气阻力、摩擦阻力等；所述扭矩转速传感器用于反映APU起动单元所承受的模拟外负载，包括模拟机构产生的扭矩和加载液压马达加载的载荷谱扭矩；所述惯量模拟机构用于模拟APU外负载的角惯量；所述惯量模拟机构包括惯量盘与减速器，其中惯量盘用于提供外负载的角惯量，减速器用于对加载液压马达输出的转速进行减速；所述扭矩传感器用于实现除惯量盘产生的扭矩之外的加载载荷谱扭矩，所述扭矩为加载液压马达所需要控制精度的扭矩；所述加载液压马达用于提供加载载荷谱扭矩，其中载荷谱扭矩是模拟由于压气机工作时所需克服的空气阻力、摩擦阻力而产生的扭矩；

当APU起动液压马达以设定的角加速度启动后，惯量模拟装置将产生对应的惯性负载，并传递给APU起动液压马达；同时，惯量模拟装置将其高速端的输入转速按照设定的速比减少后输出到加载液压马达，加载液压马达将被动地跟随APU起动液压马达旋转；在转动过程中，控制系统将实时地检测APU液压马达的输出转速，以解算对应的模拟负载指令并发送给负载模拟器，由负载模拟器对加载液压马达的输出载荷进行控制，从而完成可设定负载的模拟；

所述控制系统包括负载模拟器，负载模拟器包括复合控制器、伺服阀、试验控制器，其中，复合控制器通过伺服阀调节加载液压马达，试验控制器通过人机接口获取设定的载荷曲线，并获取扭矩传感器采集的扭矩信息、扭矩转速传感器采集的扭矩转速信息发送给复合控制器，以使得复合控制器进行闭环控制；

所述复合控制器进行闭环控制的过程包括：

复合控制器根据当前状态扭矩转速传感器反馈的转速信息，解算得到当前状态下期望APU起动液压马达输出载荷的控制量，对控制量进行D/A转换及功率放大后发送给伺服阀，由伺服阀根据控制量对加载液压马达输出的实际载荷实现差值的精确控制和变化；扭矩传感器检测的扭矩作为加载液压马达给出的需要控制精度的扭矩，扭矩转速传感器检测的扭矩作为APU起动液压马达的实际输出力矩监测，根据测试到的数据结合加载载荷谱实现闭环控制。

2.根据权利要求1所述的直升机APU起动载荷模拟系统，其特征在于，在对加载液压马达进行控制的过程中，对于APU起动液压马达在转速上存在波动而导致输出载荷存在多余力偏差，通过复合控制器根据扭矩转速传感器反馈的信息进行计算后得到补偿控制量，利用该补偿控制量去消除或减小多余力引起的控制误差。

3.根据权利要求1所述的直升机APU起动载荷模拟系统，其特征在于，由安装在阀块上并与加载液压马达进回油腔相连的安全保护阀通过卸压实现安全保护功能。

4.根据权利要求1所述的直升机APU起动载荷模拟系统，其特征在于，试验控制器、复合控制器及安全保护阀协调运行，实时监测试验过程的状态，对系统提供切实有效的安全保障措施。

5.根据权利要求3所述的直升机APU起动载荷模拟系统，其特征在于，所述安全保护阀由计算机控制柜的急停按钮或复合控制器激活，其中急停按钮为人工操纵，复合控制器为自动方式；复合控制器只会在输出载荷、转速等物理量的实际值超出设定的安全值后启动激活指令。

6.根据权利要求1所述的直升机APU起动载荷模拟系统，其特征在于，加载液压马达和APU液压马达采取对扭方式加载，加载载荷模拟依靠加载液压马达来实现，加载力的大小由电液伺服阀控制管路压力来完成。