[发明专利]一种直升机APU起动载荷模拟系统

说明书

本发明公开了一种直升机APU起动载荷模拟系统，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；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。

技术领域

本发明属于电液伺服控制设计领域，具体涉及一种直升机APU起动载荷模拟系统。

背景技术

辅助动力系统(简称APU：Auxiliary power unit)是装在直升机上的一套不依赖机外任何能源、自成独立体系的小型动力装置，用于地面起动主发动机(APU正常运转之后，APU的压气机压缩空气，将该空气输送到主发动机，用于起动主发动机)并为地面操作提供电源以及提供空中应急电源。在某型直升机上首次采用蓄压器驱动液压马达，从而带动APU至APU起动成功的液压起动方案，在液压系统地面全模拟试验中完成APU起动系统的性能参数检测、可靠性水平验证的地面试验具有十分重要的现实意义

APU液压起动系统中液压马达的负载即为APU，包括APU转动部分转动惯量、压气机工作时所需克服的空气阻力、摩擦阻力等。在液压系统地面全模拟试验台上安装机上APU，不仅大幅增加了试验成本而且严重影响试验进度会使试验周期延长，因此只要在地面试验室条件下能为APU起动液压系统完成相关试验提供所必需的负载，复现其近似的工作状态就可满足其试验要求，然而现有技术中尚没有此类的载荷模拟方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种直升机APU起动载荷模拟系统，用于在地面试验室条件下不安装机上APU时为APU起动系统相关试验完成负载模拟。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种直升机APU起动载荷模拟系统，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。

进一步地，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。