在直—9直升機上傳感器的應用和發展探微

權新勝

摘 要：在近年來，直升機被廣泛的應用到軍事、搜索、救援等各個領域，直-9直升機是我國引進的法國“海豚”直升機升級后，經過自主開發與研究而迅速投入生產的中型多用型直升機。在該直升機上通過應用各類傳感器，來對飛行中的各類數據信息進行收集、整理與分析，對駕駛員調整和控制系統有積極的引導作用。文章就是對直-9直升機上的傳感器的種類、應用特點以及未來發展趨勢做出分析。

關鍵詞：直-9直升機；傳感器；應用

直-9直升機的整體結構較輕，能夠承載較大負荷，巡航速度優于同類型的直升機，在飛行的時候噪音較小，操作較為靈活，維修起來比較簡單。因此，直-9直升機的應用范圍越來越廣泛。

1 直-9直升機上傳感器的應用

隨著航空事業的不斷發展，為了滿足更多需求，直升機的結構越來越復雜，這就要求直升機的性能精度更高，可靠性更強，穩定性更好以及安全性不斷提高，要求對其各個系統的數據實現實時在線監控。為了滿足直升機性能發展的需求，一般會應用傳感器來對各項數據與參數進行收集與測試[1]。就目前傳感器在直升機的使用情況來看，一般會對飛行過程中的壓力、溫度、位置、位移、角度、速度、轉速、高度、油量、載荷、振動頻率和振幅、金屬以及當前環境的空氣流場等數據進行實時收集、測量與分析。應用較為廣泛的是測量壓力和溫度參數的傳感器。

1.1 直升機傳感器的分類

直-9是一種比較典型的中型直升機，在其集體中應用的傳感器種類較多，分布范圍較廣。安全傳感器不僅在動力裝置的發動機中的操作系統、燃油系統導航系統中安裝，在防火裝置、液壓系統等其他系統中有廣泛的安裝。從傳感器在整個直升機的機體分布范圍來看，傳感器分布在直升機的機頭、機尾，并從其底部的燃油箱穿過到頂部的旋翼。如圖1所示，直升機的各個部分都安裝了傳感器，用以收集直升機飛行時的各類數據與信息，為駕駛員調整和控制機載裝置和系統提供依據。

1.2 直升機傳感器的使用特點

1.2.1 工作介質較為復雜

就一般測量情況來看，直升機在進行壓力測量的過程中，其測量的工作環境與工作介質都較為復雜，呈現一種多樣化的面貌。直升機壓力工作測量的介質包括液體和氣體兩部分，除了一般的工作介質外還包括高溫介質和強腐蝕介質[2]。具體來說，包括：煤油及油蒸氣、滑油及油蒸氣、液壓油及油蒸氣、汽油及油蒸氣、常壓空氣及低壓空氣、高溫高壓空氣、高速氣流以及飛行中的各類振動源。在進行測量的過程中，工作介質的溫差變化較大，一般情況下可以控制在-55℃-450℃之間，但是動力裝置發動機的溫度最高可達2000℃，且測量中的工作介質的壓力范圍一般在100Pa-30MPa之間，最高壓力值可達到100Ma。

1.2.2 工作環境復雜

在直升機飛行使用的過程中，傳感器要承受內外部的壓力與壓強、溫差沖擊、電磁干擾等不同的工作環境的干擾，暴露在外部的部分還要承受來自外界自然環境改變帶來的濕熱、砂塵、淋雨、太陽輻射等不同的外界環境影響。一些裝載了火箭炮等武器裝置的直升機上，傳感器還要承受瞬間的炮擊振動；直升機在一些海洋性的高溫氣候條件下工作的時候，還要避免傳感器受到濕熱環境的影響，要不斷提高其耐腐蝕能力。傳感器遍布在直升機的各個部位和元件，所處的工作環境多樣而復雜，對傳感器的影響較為廣泛。

1.2.3 工作性能穩定，使用時間較長

直升機是一種可以長期使用的安全性較高的飛行器。因此，要求其裝載的傳感器的一般使用時間可以達到10000小時以上，即使傳感器在使用的過程中出現故障，也要求傳感器的平均故障時間MTBF最少不得少于2000小時。隨著直升機的使用范圍越來越廣泛，人們對傳感器的工作性能要求也越來越高，要求傳感器能夠準確、及時的反應發動機工作狀態、火控和武器系統、導航系統信息，并能不斷加強傳感器的穩定性，要求傳感器的總和精度要高于0.1%FS。

2 直9-直升機上傳感器的未來發展

隨著科學技術手段的不斷完善，以及未來作戰環境的日益復雜化和多樣化，直9-直升機上傳感器需要不斷進行完善與改進。

2.1 外觀更加微型化，精細化

直升機傳感器設計如果可以實現微型化、精細化的設計，就可以在很大程度上降低重量，減少功耗，且使得安裝更為簡單方便；而且由于其整體體積較小，對其他直升機器件造成的影響較小，還可以配套使用相關的微型的器件，可以有效地控制直升機的整體重量與能耗。這是未來直升機傳感器發展的必經之路。

2.2 數據集中化

直升機傳感器所顯示的數據，在很大程度上會影響駕駛員對直升機的飛行狀態的判斷，從而影響對機體的裝載設置和其他系統的控制與調整。因此，在傳感器未來的發展中，就有必要加強傳感器數據處理的準確性與集中化。可以在傳感器的硅片上安置不同的敏感元器件，使其具備更加多樣的功能，同時還要保證其整體體積較小，這樣就很容易對元件中的數據進行檢驗與校正。

2.3數字智能化

直-9系列直升機是目前我國現存量最多的直升機，在近年來，我國的直-9直升機已經被廣泛出口到國外。但是，隨著用戶對其使用功能需求的不斷增加，要求對現有的直升機的設計平臺，尤其是操作系統、顯示系統等，希望其能夠同當今的數字信息化科技結合起來，實現數字化、智能化[3]。而傳統的直-9直升機中的傳感器中壓力式傳感器已經不能滿足用戶的需求，這也就要求在未來的發展中，傳感器要加強對其數字智能化的探索。

與傳統的傳感器相比，數字智能傳感器具有以下的優勢：首先，數字智能傳感器使用先進的信息技術軟件對收集的數據進行處理，可以有效地提高數據的精確性，并能及時的發現系統中存在的定性誤差，適當的補償誤差；其次，數字智能傳感器在收集數據后可以實現自行診斷、自行校準以及數據存儲的功能，可以滿足現代直升機的智能化結構的需求；再次，因為數字智能傳感器可以自行對數據進行診斷與處理，在直升機飛行的過程中就可以根據實際情況的變化，及時的改變數據輸出的形式，使駕駛員對各種機載裝置和系統進行及時的調整與控制，還可以通過遠程的計算機程序對其進行監控與調整；最后，數字智能傳感器的功能更加全面，不僅可以將多個傳感器信息進行匯總，還可以根據對象條件的變化，智能改變其輸出形式。

直升機傳感器實現數字智能化，對壓力傳感器進行開發，能夠使直升機的控制系統在記憶、處理數據時更加智能化與精確化。且在航空控制系統中應用智能壓力傳感器不僅可以實現接收和發送信號的功能，還可以對傳感器已經收集到的信息進行分析，對存在的故障進行診斷，并能及時將故障隔離，減少對飛行的影響。除此之外，直升機傳感器實現數字智能化，還可以分擔一部分飛行中 FADEC系統需要處理的低級任務，有效地緩解FADEC系統的工作壓力，騰出大量的空間，可以對一些相對復雜，并要求進行精確計算的數據進行計算與實時監控，從而提高對直升機飛行動態的判斷與控制能力。

3 結束語

總而言之，隨著科學技術的不斷發展和直升機上機載傳感器技術的漸漸成熟，直-9直升機上的傳感器功能將更加完善。我國的相關科研技術工作者要加大對其研究，不僅可以研制出紅外、激光、圖像、雷達探測等機載光電等直升機傳感系統，還能研制出在壓力、位移等條件下的傳感器，能夠更加準確的測量出直升機在飛行過程中的飛行狀態、動力裝置以及機體上的武器控制系統的參數，使駕駛員能夠及時獲得相關的信息，從而對直升機的飛行狀態進行調整。

參考文獻

[1]風從翼下掠過.直-9系列直升機，脫胎換骨式的改裝變革[J].工業設計，2011（4）：54-57.

[2]陸洋，顧仲權，凌愛民，等.直升機結構響應主動控制中傳感器優選問題研究[J].振動與沖擊，2011，30（6）：58-61+73.

[3]陳濤，井云鵬.傳感器在直-9直升機上的應用和發展[J].電子技術與軟件工程，2014（9）.