某型飞机驾驶员操纵装置子系统测试探索

翁敏捷，刘诚

(航空工业洪都，江西南昌，330024)

某型飞机驾驶员操纵装置子系统测试探索

翁敏捷，刘诚

(航空工业洪都，江西南昌，330024)

通过某型飞机驾驶员操纵装置子系统的原理、系统组成结构及特性规律，分析了该系统在测试过程中的测试原理、测试方法以及调装方法和技巧。

驾驶员操纵装置子系统；PCU

0 引言

驾驶员操纵装置子系统是飞机的一个重要成件，它属于飞行控制系统，对于教练机，其系统安装在前舱和后舱内。驾驶员操纵装置子系统是用来传递驾驶员操纵指令、通过操纵系统使飞机各操纵面按操纵指令进行偏转，从而实现对飞机各种飞行姿态的稳定控制，其工作性能良好与否，直接影响到驾驶员的正常操纵和飞行性能的稳定发挥，甚至涉及飞行安全，因此对驾驶员操纵装置子系统基本特性参数的检测，具有非常重要的意义。早期的机械式飞机飞控系统驾驶员单元往往采用弹簧秤进行简单的驾驶杆力测试，后来改用测力计测量驾驶杆力和杆位移等参数，现如今采用的是以计算机为核心的半自动化检测系统。在驾驶员操纵装置子系统装前测试过程中，需要测试调节的项目比较多，涉及到航向、纵向、横向的机械零位、电气零位、机械行程和纵向配平的调节,机载指令传感器电气特性测试,纵向调效机构配平特性测试,PCU子系统机械性能测试以及驾驶杆的开关逻辑测试等。

1 驾驶员操纵装置子系统概述

驾驶员操纵装置子系统简称PCU子系统，某型飞机驾驶员操纵装置子系统由前后舱驾驶杆组件、脚蹬组件、载荷机构、涡电流阻尼器、纵向调效机构、调效控制盒、指令传感器及驾驶杆手柄等部件组成。前后舱共用一套纵向调效机构、纵向涡电流阻尼器、横向涡电流阻尼器、纵向载荷机构、横向载荷机构、航向载荷机构、纵向杆位移传感器、横向杆位移传感器和脚蹬位移传感器见图1。

驾驶杆和脚蹬组件主要完成传递飞行员操纵动作，将飞行员的机械操纵形成飞行操纵指令。指令传感器能够敏感感应飞行员操纵指令并形成模拟量电信号，输入至飞行控制计算机。载荷机构给飞行员提供与位移成比例的操纵力。涡电流阻尼器增加纵向或横向操纵杆系统阻尼。纵向调效机构用于卸除杆力，减轻飞行员在飞行中长时间稳住驾驶杆的疲劳。调效控制盒实现纵、横向配平操纵的后舱优先逻辑，并根据飞行员的配平操纵指令对纵向调效机构进行控制。另外，前、后舱驾驶杆手柄上安装了开关和按钮，其中包括：纵、横向配平开关、纵横向人工配平控制、自动驾驶切除开关、自动改平开关、飞机改平指令、雷达控制按钮、航电系统传感器选择开关、导弹放弃按钮、前轮转弯按钮以及机上其他系统的一些功能控制。

2 驾驶员操纵装置子系统整体测试方法与技巧

PCU子系统装前试验台是一套采用半自动化方式来进行驾驶员操纵装置子系统的装前性能测试及故障判定的专用测试设备，能够实现L灾DT传感器解调、调效机构控制、外部传感器供电及信号采集、杆头开关信号采集等功能。PCU系统装前试验台测试设备系统原理如图2所示。

2.1 测试系统总体结构

PCU系统装前试验台由力传感器、位移传感器、A/D、工业控制计算机和电机等部分组成见图3，它以工业控制计算机为主体，可以利用计算机软件控制电机驱动被控对象运动，由传感器输出被控对象上的参量，经传感器调理电路整理，再由A/D采样电路实现AD转换，得到被控对象上的输出参量，在检测过程中通过计算机软件对所测得参量绘制出相应的曲线然后进行判断。能够完成驾驶杆纵向及横向杆力、杆位移、L灾DT电压、有阻尼振荡频率以及脚蹬力、脚蹬位移等基本特性以及死区特性、线性特性等参考值参数的测试。

2.2 静态特性测试

2.2.1 纵向静态特性测试

首先将驾驶杆夹具安装在前舱驾驶杆上（图4），如图5所示，将钓鱼台上线位移传感器的棉线通过滑轮换向后缠在驾驶杆夹具横向凸台上，要求棉线末段水平；拉压力传感器一端接驾驶杆夹具纵向凸台，另一端连接力把手。

拔出前后舱纵向中立销，将前舱横向中立位置销住，前后推动前舱驾驶员操纵杆，松开驾驶员操纵杆使其自然中立；此时“L灾DTA电压（灾）”、“L灾DTB电压（灾）”、“L灾DTC电压（灾）”、“L灾DTD电压（灾）”的电压值应满足技术规范要求。

然后以小于5mm/s的速度推动驾驶杆，顺序为“后拉极限—回中—前推极限—回中”，缓慢松开至自然中立位置。在力—线位移特性曲线中我们可以测出启动力、最大位移、最大操纵力和空行程，具体的测试点取值方法如图6和图7。后舱测试方法和上述测试方法相同。

2.2.2 横向静态特性测试

如图8所示，将钓鱼台上线位移传感器的棉线通过滑轮换向后缠在驾驶杆夹具纵向凸台上，要求棉线末段水平；拉压力传感器一端接驾驶杆夹具横向凸台，另一端连接力把手。

拔出前后舱横向中立位置销，将前舱纵向中立位置销住，左右推动前舱驾驶员操纵杆，松开驾驶员操纵杆使其自然中立；此时“L灾DTA电压（灾）”、“L灾DTB电压（灾）”、“L灾DTC电压（灾）”、“L灾DTD电压（灾）”的电压值应满足技术规范要求。

以小于5mm/s的速度推动驾驶杆，顺序为“左极限—回中—右极限—回中”，缓慢松开至自然中立位置，通过力—线位移特性曲线测出启动力、最大位移、最大操纵力和空行程。后舱测试方法和上述测试方法相同。

2.2.3 脚蹬静态特性测试

如图9所示，将脚蹬夹具分别安装在左、右脚蹬踏板上，拉压力传感器一端接脚蹬夹具凸台，另一端连接力把手；钓鱼台上线位移传感器的棉线通过滑轮换向后缠在脚蹬踏板上部，要求棉线末段水平。

由于航向静态特性测试中左/右蹬分开测试，测左蹬时，线位移传感器连接左脚蹬，拉压力传感器安装在右脚蹬；测右蹬时，线位移传感器连接右脚蹬，拉压力传感器安装在左脚蹬。测左右脚蹬的测试方法相同。

前后推动前舱脚蹬，松开脚蹬使其自然中立；此时“L灾DTA电压（灾）”、“L灾DTB电压（灾）”、“L灾DTC电压（灾）”、“L灾DTD电压（灾）”的电压值应满足技术规范要求。

以小于5mm/s的速度拉动前舱脚蹬，顺序为“向后拉右脚蹬至极限位置—回中—向前推右脚蹬一小段（约5mm）—回中”，缓慢松开至自然中立位置，通过力—线位移特性曲线测出启动力、最大位移、最大操纵力和空行程。后舱测试方法和上述测试方法相同。

2.3 动态特性测试

动态特性试验是测量驾驶杆纵向杆和横向杆阻尼振荡的阻尼比。图10显示的是PCU系统装前试验台某次测试记录的纵向杆位移传感器输出电压时间相应曲线。

纵向杆阻尼比ξ的计算公式为：

其中：

横向杆阻尼比的算法和纵向杆一样。

2.3.1 纵向杆动态特性测试

将纵向杆位移传感器接至测试设备上，连接电源，用手后拉杆至极限位置，松手释放，通过测试设备可得到传感器的时间响应曲线见图11，并由曲线计算出后拉阻尼比ξ。用手推杆后松手，重复上述步骤，可得出前推阻尼比ξ，前推后拉阻尼比均应满足技术规范要求。

2.3.2 横向杆动态特性测试

横向杆动态特性测试与上述方法相同，将横向杆位移传感器接至测试设备上，连接电源，用手左压杆至极限位置，松手释放，通过测试设备可得到传感器的时间响应曲线，并由曲线计算出左压阻尼比ξ。用手右压杆后松手，重复上述步骤，可得出右压阻尼比ξ，左右压杆阻尼比均应满足技术规范要求。若不满足要求，可通过调整横向涡电流阻尼器的阻尼力满足要求。调整步骤相同。

3 结语

在驾驶员操纵装置子系统装前测试时，通过其测试方法和技巧，可以有针对性地解决测试过程的难点，突破传统的手工检测手段，大大缩短了驾驶员操纵装置子系统的测试时间，并可以相对准确快捷地判定驾驶员操纵装置子系统的工作性能，确保了驾驶员操纵装置子系统的无故障装机，可为飞机的总装试飞装后调试提供前期保障。

[1]某教练机FZY-10A驾驶员操纵装置子系统安装前试验工艺说明书，中航工业洪都.

[2]PCU系统装前试验台使用维护说明书，江西航天海虹测控技术有限责任公司.

[3]驾驶员操纵装置子系统技术鉴定试验大纲国营一八八厂，2014，4.

Test on Pilot Control Unit Sub-System of One certain Type of Aircraft

Weng Minjie,Liu Cheng
(A灾IC-HONGDU，Nanchang，Jiangxi 330024)

Based on the principles,system composition and characteristic rule of the pilot control unit sub-system of one certain type of aircraft,this paper analyzes the test principles,test methods,swap installation method and skill of this system in test process.

Pilot control unit sub-system；PCU

2017-08-13）

>>>作者简介 翁敏捷，男，1984年出生，2006年毕业于南昌航空大学，工程师，主要从事机电系统测试工作。刘诚，男，1990年出生，2012年毕业于南昌航空大学，工程师，主要从事飞控系统测试工作。