Стенд для испытания системы автоматического управления двигательными установками

 

Использование: для проведения комплексных испытаний систем автоматического управления газотурбинных двигателей (САУ ГТД) в составе многодвигательной силовой установки (СУ). Сущность изобретения: для обеспечения возможности проведения испытаний комплексированных САУ СУ, состоящей из n двигательных установок, с меньшими аппаратными затратами при сохранении точностных характеристик, повышения информативности и достоверности исследований в стенде для испытаний САУ СУ реальную вторую, ... (n-1), n-ю САУ двигательными установками заменяют информационными буферными моделями, оставляя полунатурной модель первой двигательной установки. Информационные буферные модели (n-1)-ой двигательных установок подключаются к мультиплексорному каналу информационного обмена САУ СУ и САУ ДУ и к полунатурной модели первой двигательной установки. Обмен информацией между САУ СУ с каждой из двигательных установок происходит циклически, передачей "кадра" информации. Вектор выходных параметров САУ первой двигательной установки запоминается в буферных устройствах (п-1)-ой двигательных установок и передается в САУ CУ. 1 ил.

Изобретение относится к области стендовых испытаний систем автоматического управления (САУ) газотурбинных двигателей (ГТД), в частности, к испытаниям САУ силовыми установками (СУ) летательных аппаратов, и может быть использовано для проведения комплексных исследований САУ ГТД в составе многодвигательной силовой установки.

Известны стенды для испытания систем автоматического управления однодвигательных установок летательного аппарата, реализующие метод полунатурного моделирования [1] Стенды содержат полунатурную модель САУ двигательной установки (ДУ), включающую натурную электронную систему управления ДУ, машинную модель ДУ и имитаторы датчиков и исполнительных механизмов.

Недостатком таких стендов является необходимость использования весьма сложных имитаторов сигналов системных датчиков, представляющих собой нестандартные интерфейсы между аппартными средствами, реализующими электронную математическую модель ДУ и СДУ СУ, что исключает возможность реализации стендов для полунатурных испытаний систем управления многодвигательных силовых установок самолетов.

Наиболее близким является стенд для исследования системы управления летательного аппарата, содержащий бортовую реальную аппаратуру (испытываемая аппаратура), имитаторы внешних воздействий (имитаторы датчиков) и исполнительных механизмов, машинную модель летательного аппарата (математическая модель, воспроизводящая динамику движения объекта управления САУ с помощью средств вычислительной техники) [2] Недостатком известного технического решения является сложность проведения исследований комплексированных САУ, вызванная наличием большого количества аппаратно-программных средств, включаемых дополнительно в состав стенда и невозможность оперативного изменения состава и значений векторов параметров информационных потоков.

Целью и техническим результатом изобретения является обеспечение возможности проведения испытаний комплексированных САУ многодвигательной (состоящей из n ДУ) силовой установки летательного аппарата в реальном масштабе времени, с меньшими аппаратными затратами при сохранении точностных характеристик, повышении информативности и достоверности исследований.

Сущность изобретения состоит в том, что в стенде для испытания САУ СУ реальные вторую, (n-1), n-ю САУ ДУ заменяют информационными буферными моделями, оставляя полунатурной модель первой ДУ. В качестве моделей второй, n-й двигательной установок используют запомненные выходные параметры реальной первой САУ ДУ. Информационные буферные модели (n-1)-ой двигательных установок подключаются к мультиплексному каналу информационного обмена САУ СУ и САУ ДУ, что позволяет натурной электронной системе управления силовой установкой (САУ СУ) работать в режиме управления СУ с полным составом моделей ДУ и расширенными функциональными возможностями в исследовании динамических характеристик и аварийных режимов СУ.

На чертеже представлена структурная схема стенда для испытания САУ СУ, состоящей из n ДУ.

Стенд содержит цифровую информационную модель САУ самолета (ЦИМС) 1, выход которой мультиплексным каналом информационного обмена 2 соединен с натурной САУ ДУ 3, которая посредством мультиплексного канала информационного обмена 4 соединена с полунатурной моделью 5 и информационными буферными 6 моделями двигательных установок. Выходами полунатурной модели 5 первой ДУ и информационных моделей 6 второй,(n-1)-й, n-й являются сигналы тяги соответственно первой R₁ДУ, второй R₂ДУ,(n-1)-й, R_(n-1) ДУ, n-й, R_nДУ и соединены с входами ЦИМС 1. Полунатурная модель 5 первой ДУ состоит из натурной электронной системы управления 7, которая посредством имитаторов исполнительных механизмов 8 соединена с машинной моделью ГТД 9, которая, в свою очередь, посредством имитаторов датчиков 10 соединена с натурной электронной системой управления 7. Информационные буферные модели 6 представляют собой регистр приема и хранения информации 11, вход которого является входом устройства 6, выход регистра 11 соединен с программным устройством расчета и модификации характеристик ДУ 12, выход которого соединен с устройством вывода информации 13, выход которого является выходом информационной буферной модели 6.

Обмен информацией в каналах 2 и 4 осуществляется по ГОСТ 26.765.52-87.

Машинная математическая модель ДУ реализована на цифровой вычислительной машине (ЦВМ). Роль аппаратного интерфейса датчиков между ЦВМ и электронной системы управления (ЭСУ) 7 выполняют имитаторы датчиков.

Натурная САУ СУ 3 состоит из устройства ввода/вывода и вычислителя, реализующего алгоритм приема, обработки и передачи информации между ЦИМС 1, полунатурной моделью 5 и буферными устройствами 6.

Реальный комплекс полунатурного моделирования САУ СУ работает следующим образом. ЦИМС 1 моделируются программные сигналы по R, М, V, Р, Т. С ЦИМС 1 сигналы передаются на вход САУ СУ 3 через мультиплексный канал информационного обмена (МКИО) 2.

В САУ СУ 3 производится расчет параметров и вычисляется потребная тяга каждой n двигательных установок. Обмен информацией между САУ СУ 3 с каждой ДУ происходит циклически, передачей "кадра" информации.

При передаче "кадра" информации из САУ ДУ 3 в первую ДУ происходит обмен информацией между САУ СУ 3 и САУ первой ДУ. Одновременно вектор выходных параметров САУ первой ДУ запоминается в буферных устройствах 6 второй,(n-1), n-ой ДУ. Во втором,(n-1)-м, n-м "кадрах" передачи информации происходит передача запомненных векторов информации САУ второй,(n-1), n-ой ДУ в САУ СУ 3. С целью повышения точности и достоверности исследований в информационную буферную модель вводится программное устройство расчета модификации характеристик ДУ, в котором производится заданное (расчетное) искажение выходных параметров второй (n-1 ) n-ой модели ДУ относительно первой ДУ.

Таким образом, (n-1) ДУ заменяются информационными буферными моделями, имеющими каналы информационного обмена, подключенные к системному МКИО 4, и позволяющими при передаче "кадра" информации с первой САУ ДУ в системный МКИО 4 записывать ее в информационные буферные устройства 6 в "кадре" информации (n-1) САУ ДУ, выдавая ее за информацию (n-1) САУ ДУ.

Формула изобретения

Стенд для испытания системы автоматического управления двигательными установками, содержащий цифровую информационную модель самолета, соединенную через первый мультиплексорный канал информационного обмена с натурной системой автоматического управления силовой установкой, отличающийся тем, что содержит полунатурную модель первой двигательной установки, (п-1)-е информационные буферные модели двигательных установок и второй мультиплексорный канал информационного обмена, причем входы полунатурной и буферных моделей подключены к выходу натурной системы автоматического управления силовой установкой через второй мультиплексорный канал информационного обмена, а выходы соединены с входами цифровой информационной модели самолета.

РИСУНКИ

Рисунок 1