航空慣性試驗臺在線檢定與校準

李 宋，崔 雄，戴訓洋，陳 亮，徐 忠，邱東東

(1.中國飛機強度研究所，陜西 西安 710065；2.長沙鑫航機輪剎車有限公司，湖南 長沙 410205；3.空軍駐長沙地區軍事代表室，湖南 長沙 410205)

1 引 言

航空慣性試驗臺是檢測飛機輪胎和剎車裝置性能及可靠性的重要設備，試驗臺的參數直接影響飛機輪胎及剎車裝置各項性能的判定。按照民航機載設備地面適航符合性驗證試驗要求，應對試驗臺的各項參數進行溯源。航空機輪剎車試驗測量參數包括剎車能量、提供能量、剎車時間、剎車距離、剎車力矩、機輪轉速、鼓輪轉速、剎車壓力、機輪載荷，分析上述各項參數，對參數進行溯源、檢定與校準。

2 參數分析

剎車能量由剎車力矩與剎車距離和時間等參數計算得出；提供能量由基礎慣量與電模擬慣量計算得出。根據文獻[1]內容，基礎慣量、電模擬慣量、軸承損耗、風阻損耗等均由扭矩儀與鼓輪速度計算得出；鼓輪轉速由旋轉編碼器計算得出；剎車時間由計時器直接測量；剎車距離通過機輪轉速與機輪滾動半徑計算得出；機輪轉速測量方式同鼓輪測量方式；滾動半徑由加載液壓缸位移傳感器與機輪直徑計算得出；剎車力矩由搖臂零件與測試剎車力矩的載荷傳感器計算得出；剎車壓力由壓力傳感器直接測量；機輪載荷由拖架后端安裝的載荷傳感器直接測量得出。

綜上所述，以某型航空慣性試驗臺為例，對直接測量參數：扭矩、機輪轉速、鼓輪轉速、加載液壓缸位移、搖臂零件、力矩測量載荷傳感器、剎車壓力、機輪載荷進行溯源，并對上述參數進行檢定與校準。

3 參數溯源、檢定與校準

3.1 扭矩

扭矩儀安裝在拖動電機與鼓輪組合系統之間，某型航空慣性試驗臺最大測量扭矩51kN·m，選用量程60kN·m的扭矩儀，國內具備計量資質的扭矩標準機最大量程為50kN·m。為對試驗臺扭矩儀及其采集通道溯源、檢定與校準，研制了一套測力式扭矩校準裝置(見圖1)，扭矩儀兩側通過法蘭安裝在加載杠桿和測量力臂之間；加載杠桿和測量力臂另外一面連接軸伸，分別安裝在兩側軸承座中，可繞中心旋轉；測量力臂的兩端按照順時針/逆時針方向連接兩個力傳感器，力傳感器的另外一端與框架連接固定。操作手搖泵驅動液壓缸旋轉，加載杠桿對被檢定扭矩儀施加扭矩。使用力傳感器與測量力臂進行扭矩測量，對比裝置與扭矩儀示值對扭矩儀及其采集通道校準。

1.框架 2.軸承座 3.軸伸 4.加載杠桿 5.測量力臂6.力傳感器 7.被測扭矩儀 8.液壓缸 9.操作臺圖1 扭矩校準裝置模型

分析裝置的不確定度進行量值溯源，裝置的擴展合成不確定度優于0.3，通過0.1級扭矩儀與校準裝置進行試驗比對，最大示值誤差0.16%，詳見表1。采用分段擬合的方法校準扭矩儀及其采集通道，使扭矩儀與裝置之間的示值誤差在0.1%以內，扭矩儀測量不確定度為0.3級。

表1 扭矩比對示值及誤差

3.2 機輪轉速、鼓輪轉速

機輪轉速與鼓輪轉速測量方式相同，本文僅介紹機輪轉速檢定原理。機輪轉速測量形式見圖2，采用分度值360旋轉編碼器與機輪同軸轉動，西門子測速模塊FM350-1進行數據采集與計算。在機輪輪轂處粘貼反光貼紙，使用0.1級數字轉速表進行轉速測量。兩種測量方式示值及誤差見表2，轉速測量不確定度0.3級。

圖2 機輪速度測量形式

序號數字轉速表r/min編碼器r/min示值誤差r/min1100.0100.02-0.022200.0199.99-0.013300.0300.05-0.054400.1400.02-0.015500.0500.03-0.036600.0600.03-0.037700.0700.02-0.028800.0800.02-0.029900.0900.00.00

3.3 加載液壓缸位移

加載液壓缸內置磁致伸縮位移傳感器進行位移測量，見圖3。檢定儀器使用關節臂，測量誤差±38μm。先測量液壓缸支座與活動框架的距離L，然后比對液壓缸位移和檢定距離與初始測量L差的示值，測量結果對比見表3。測量不確定度0.3。

圖3 加載液壓缸位移檢定

序號標準行程mm位移傳感器mm關節臂mm1200200.2199.632400400.21399.723600600.14599.554800800.14799.465900900.12899.43611001100.131098.98

3.4 剎車力矩

剎車力矩測量方式見圖4，由搖臂長度與傳感器示值計算。搖臂的尺寸受制造與安裝影響，安裝完成后現場使用關節臂測量，測量誤差±38μm，測量結果1000.09mm，不確定度0.06。載荷傳感器與采集通道現場使用0.03級標準傳感器檢定，檢定數據見表4，檢定結果滿足0.1級要求，力矩測量的合成不確定度0.3。

圖4 剎車力矩測量原理

序號標準負荷kN傳感器進程kN傳感器回程kN122.0002.005244.0004.005366.0006.003488.0008.00151010.00010.000

3.5 剎車壓力

剎車壓力使用0.05級的高精度數字壓力表進行壓力溯源，溯源原理見圖5，檢定數據見表5，剎車壓力測量不確定度0.5級。

1.手搖泵 2.單向閥 3.安全閥 4.油箱5.數字壓力表 6.壓力傳感器 7.PLC 8.工控機圖5 剎車壓力溯源原理

序號數字壓力表MPa壓力傳感器MPa誤差(%FS)188.020.021616.020.032424.070.244040.170.4

3.6 機輪載荷

機輪載荷測量原理見圖6，在拖架與液壓缸之間安裝機輪載荷傳感器，測量時包含了拖架的摩擦力以及安裝誤差。為檢定機輪載荷，減小測量誤差，在機輪安裝處設計工裝，在底座上安裝立柱，將0.1級標準載荷傳感器安裝在工裝與立柱之間，安裝方式見圖7，比對標準載荷傳感器與機輪載荷傳感器的數值，校準機輪載荷傳感器示值，數據見表6，使其與標準載荷傳感器誤差1%。

圖6 機輪載荷測量原理

圖7 機輪載荷在線校準安裝方式

序號0.1級傳感器kN機輪載荷kN誤差 14039.940.15280800.003240240.010.004360360.060.02

4 結 論

通過分析航空慣性試驗臺各項參數，對直接測量參數進行溯源、檢定與校準，并對各項參數進行測量不確定度判定，使其滿足試驗精度要求，進而保障飛機剎車裝置性能判定的準確性。