飞行试验中迎角侧滑角测试技术研究

2015-11-02邢达波

中国科技信息 2015年15期

邢达波

飞行试验中迎角侧滑角测试技术研究

邢达波

迎角和侧滑角在大机动的条件下测量难度增加，飞机在进行失速试飞试验时，加装的迎角侧滑角飞行数据频繁出现漂移现象，经试验分析，原先选用UMA2000采集器用恒流源给电位计进行供电，恒流源供电灵敏度高，但却容易引起失速试飞试验数据漂移，经过理论分析和实际飞行试验验证，改用KAM500采集器由恒压源给电位计进行供电，飞行试验数据正常。

概述

迎角和侧滑角是飞行力学的两个重要飞行参数，也是飞行控制及导航系统所需要的两个主要参数，其精度直接关系到飞行质量和安全，目前主要是通过安装在飞机上的风标传感器、压差式传感器和零压式传感器等来测量。迎角是指飞行速度在飞机对称面上的投影与纵轴的夹角，侧滑角是指飞行速度与飞机对称面的夹角。

飞机失速是飞机迎角超过临界迎角，机翼升力面出现严重的气流分离，导致飞机升力骤然下降，阻力急剧增大的现象，具体表现为飞机失去控制，自动进入滚转或飘摆状态，进而造成飞机失事。

测试技术方案及飞行试验

测试方案

飞机飞行品质中有关风险科目的飞行特性，需进行迎角侧滑角的测试，试验要求迎角测量范围为：-8º～40º，侧滑角测量范围为：-30º～30º，精度要求为：2％，而且迎角侧滑角的测试应避开气流的干扰。

针对上述试验要求，试验制定了用100600前支杆迎角侧滑角来满足试验需求，测试方案框图如图1。

100600前支杆迎角侧滑角传感器包含空速管、攻角传感器，侧滑角传感器，获取飞行器的全压和静压源和飞行器的攻角和侧滑角的模拟信号。其外形图如图2所示，其主要技术指标。

测量范围：迎角：±90° 侧滑角：±170°

电位计阻值：5KΩ±10％

供电电压： 0～5VDC

精度：±0.5％max

输出信号： 0～5VDC

工作温度：-50℃～+85℃

采集器选用UMA2000，采集板卡选用2022，其主要技术指标如下：

通道数 24路

输入范围 ±2.5V或0～5V

恒流供电1～24ma

精度：±0.7％max

编码：16位

带宽：0～10KHz

工作温度：-40℃～+85℃

飞行试验

图1　攻角侧滑角测试方案框图

图2　前支杆空速管外形图

图3　不同飞行架次迎角数据对比

图4　连续3次迎角校准曲线图

根据该测试方案完成了飞机的测试改装并进行了5个架次的飞行试验，飞行试验结果显示迎角的数据有漂移现象，下图为3个架次飞行试验的迎角数据，从中可以看出三个架次的数据很分散。

问题分析

根据试验数据反映的现象，进行如下试验分析：

a. 对迎角传感器进行了连续3次校准，每次校准的零位都不一样，但斜率是一样的，如图4所示；

b. 对改装线路进行导通检查，没有发现问题；

c. 给采集板卡单独加模拟信号，采集器输出正常；

d. 迎角侧滑角传感器是电位计形式，电位计阻值为5 kΩ，连续监测攻角传感器的阻值变化，发现一天之内阻值有0.13kΩ变化（4.87kΩ～5 kΩ），给电位计的供电电流为1mA，那么输出就有130mV（1mA*0.13kΩ）的变化，按照5V对应64000的编码，每mV为13个编码，13 mV对应1700个编码，与地面监测的零位漂移量基本吻合。

解决方案

经理论分析发现数据漂移的原因是UMA2000是由恒流源给电位计进行供电，恒流源供电灵敏度高但容易引起失速试飞数据漂移量，经试验发现100600前支杆迎角侧滑角传感器要求电压供电，而测试试验采用的UMA2000采集器只能提供恒流源。理论上讲，恒压恒流源都可以给电位计供电，而且恒流源供电更可以减少导线损耗，尤其是对于这种带有前支杆的长导线测试。

另外，恒流源供电的灵敏度更高，电位计阻值稍微变化1Ω，输出信号变化1mV；而用恒压源供电，输出是电位计阻值与供电电压成比例关系，所以，不会出现数据漂移的现象。因此，对迎角侧滑角数据漂移现象的解决方案为将UMA2000采集器换成KAM500采集器，采集板卡采用KAD/ADC/114，经过飞行试验验证，数据漂移现象消失。