一種機(jī)載導(dǎo)航產(chǎn)品工程試驗車的設(shè)計

劉祥水，趙桂芳，尹進(jìn)軍

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

慣性導(dǎo)航產(chǎn)品由于其特有的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于各種飛機(jī)，但由于其自身的結(jié)構(gòu)特點，故障率一直很高，修理單位在維修時均會進(jìn)行多項試驗，驗證其性能。然而，在修理單位的實驗室能夠進(jìn)行的均是靜態(tài)試驗，慣性導(dǎo)航產(chǎn)品在空中運動的故障是很難復(fù)現(xiàn)的，為了解決對修理后的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品進(jìn)行動態(tài)性能測試的問題，需要設(shè)計一種動態(tài)的實驗平臺，能夠拉載導(dǎo)航產(chǎn)品進(jìn)行運動，驗證產(chǎn)品的動態(tài)性能。在現(xiàn)有的條件下，將具有足夠空間的車輛改裝成試驗車，搭載獨立設(shè)計的試驗測試系統(tǒng)，即可完成上述任務(wù)，本文就是設(shè)計了一種機(jī)載導(dǎo)航產(chǎn)品工程試驗車的方案。

1 試驗車的功能

工程試驗車是為修理后的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品進(jìn)行動態(tài)試驗的專用配套設(shè)備，其應(yīng)具有如下功能：

（1）工程試驗車能夠具有獨立的電源系統(tǒng)，能夠獨立地向測試系統(tǒng)提供電源，同時，根據(jù)產(chǎn)品的需要能夠提供慣性導(dǎo)航產(chǎn)品所需的交流、直流電源。

（2）工程試驗車搭載的測試系統(tǒng)能向慣導(dǎo)系統(tǒng)供電，對慣導(dǎo)供電電源進(jìn)行控制、監(jiān)視和保護(hù)。

（3）搭載的測試系統(tǒng)能通過419 總線對系統(tǒng)輸出的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集、顯示和存儲。

（4）按照導(dǎo)航產(chǎn)品的試驗要求，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離、計算。

（5）搭載的測試系統(tǒng)具有導(dǎo)航產(chǎn)品不同工作模式的切換功能，軟件具有簡單良好的人機(jī)交互接口。

2 試驗車的組成

根據(jù)工程試驗車的功能需求和導(dǎo)航產(chǎn)品的測試需求，工程車主要包含有下列硬件：

（1）足夠空間的運載車輛。根據(jù)市場上現(xiàn)有車輛的情況和試驗車的需求，選定依維柯NJK5047 型車，并將進(jìn)行改裝。

（2）慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的專用測試系統(tǒng)。實驗室的專用測試系統(tǒng)采用立式機(jī)柜，將測試設(shè)備所需的穩(wěn)壓電源、各類控制臺、顯示器、計算機(jī)等設(shè)備安裝于一體。在試驗車上沒有足夠的空間安裝較大的機(jī)柜、工控機(jī)和各類控制設(shè)備，需要對各類設(shè)備進(jìn)行小型化的設(shè)計。

（3）獨立的電源系統(tǒng)，同時，在車輛行進(jìn)中能夠自動充電。實驗室的專用測試系統(tǒng)采用的市電和中頻穩(wěn)壓電源供電，是不間斷的電源。工程試驗車必須重新設(shè)計電源系統(tǒng)，能夠利用汽車的發(fā)動機(jī)進(jìn)行充電，保持持續(xù)的電量。

（4）其他系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航產(chǎn)品在試驗過程中需要冷卻，需要設(shè)計冷卻用的供風(fēng)系統(tǒng)；需要設(shè)計具有一定減震性能的安裝支架和連接供電系統(tǒng)、天線回路的試驗電纜等組件。

3 試驗車的布局設(shè)計

根據(jù)車輛的特點，將其駕駛室后的座位全部拆除，用于安裝專用測試設(shè)備、實驗員用座椅、電源控制箱、產(chǎn)品安裝支架等，改裝后的車輛布局圖如圖1 所示。

圖1 工程車平面圖

車內(nèi)分為三段：駕駛室，測量控制室，慣導(dǎo)安裝室。各功能分室的設(shè)計方案：

3.1 駕駛室

駕駛室乘員3 人，左右側(cè)開門；駕駛室和測量控制艙之間有隔斷；駕駛室和和測量控制艙之間隔斷，上面有透明玻璃窗，并開有合適玻璃窗，便于駕駛員和試驗員交流信息，沒有門通道。

3.2 測量控制室

測量控制室內(nèi)安裝有慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、帶旋轉(zhuǎn)座椅等。測量控制室的兩側(cè)有市電220V、50Hz 插座，便于維修和常規(guī)儀器的使用。測量控制室右側(cè)有側(cè)門，是試驗員上下通道。測量控制艙后部有通道門，便于人員行走，對儀器設(shè)備檢查。測量控制室的頂端有頂置空調(diào)，當(dāng)車輛停下來后，采用市電供電制熱和制冷使用。當(dāng)車輛運動時，有車載制冷空調(diào)，其冷卻風(fēng)道在測量控制室的兩側(cè)上方。車輛制熱風(fēng)機(jī)安裝在測量控制室左側(cè)下方，車輛運動時由熱風(fēng)機(jī)供熱。空調(diào)裝置在車輛頂端，頂部有頂置空調(diào)和GPS 天線及護(hù)罩，車輛頂部也有不銹鋼護(hù)欄及上下爬梯。圖2 是工程車側(cè)視圖。

圖2 工程車側(cè)視圖

3.3 慣導(dǎo)安裝室

圖3 是工程車后視圖，在后部有一個左右對開門，左右對開門打開后有一鎖緊裝置，對開門也是慣導(dǎo)安裝時主要通道，如圖3 所示。需要注意的是，左側(cè)對開門未鎖緊時，右側(cè)對開門不準(zhǔn)關(guān)上，否則，對開門在打開時有可能損壞。只有在左側(cè)對開門關(guān)上并鎖緊后，右側(cè)對開門才能關(guān)上。

圖3 工程車后視圖

4 試驗車測試系統(tǒng)設(shè)計

圖4 慣導(dǎo)車載測試系統(tǒng)組成方框圖

為盡量提高利用率，對工程試驗車設(shè)計了2 套配置完全相同的測試系統(tǒng)，其構(gòu)成有控制臺、控制面板、計算機(jī)、蓄電池組、充電器、逆變器、固定在車體上的機(jī)柜，風(fēng)扇、GPS 接收天線等。慣導(dǎo)車載測試系統(tǒng)組成方框圖如圖4。

試驗車的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的專用測試系統(tǒng)采用研華APK-3500P 無風(fēng)扇嵌入式工控機(jī)，加裝419 數(shù)據(jù)采集卡用于采集慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的輸出數(shù)字量，由大鋁板和減震支架組成的慣導(dǎo)安裝平臺用于安裝慣性導(dǎo)航產(chǎn)品，由控制柜A、B 組成的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品測量和電源控制組件，由操縱臺上A、B 控制面板和計算機(jī)系統(tǒng)組成的慣導(dǎo)測量系統(tǒng)控制面板用于對慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的狀態(tài)控制，車頂安裝有GPS 接收天線由于接受GPS 信號，車輛二發(fā)充電系統(tǒng)用于在車輛行進(jìn)過程中對車載電池組進(jìn)行充電。在安裝支架上裝有通風(fēng)風(fēng)扇，用于在慣性導(dǎo)航產(chǎn)品工作時進(jìn)行通風(fēng)冷卻。

每套供電系統(tǒng)的蓄電池采用湯淺四塊UXH200 型串聯(lián)而成，額定輸出電壓為24VDC，容量是200AH，全部充滿電后能為慣導(dǎo)產(chǎn)品提供2 小時以上電量。當(dāng)蓄電池組輸出電壓降到21VDC 以下或電量指示器低于倒數(shù)第二格時，利用全自動充電器進(jìn)行充電，同時，在車輛行進(jìn)過程中采用蓄電池加二發(fā)組合供電方式，當(dāng)負(fù)載所需要電能大于二發(fā)供電能力時，蓄電池組補(bǔ)充電量給系統(tǒng)負(fù)載。當(dāng)負(fù)載所需要電能小于二發(fā)供電能力時，由二發(fā)輸出電能給系統(tǒng)負(fù)載，這個過程是自動進(jìn)行的，系統(tǒng)多余的電能給蓄電池組充電。

5 結(jié)語

工程試驗車不僅可以在不同的地點對產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)動測試，提高保障能力，還可以在行進(jìn)中測試產(chǎn)品的性能，尤其是動態(tài)性能，在一定程度上提高了飛機(jī)飛行過程中慣性導(dǎo)航產(chǎn)品故障的復(fù)現(xiàn)率，在慣性導(dǎo)航產(chǎn)品的維修單位，工程試驗車具有很高的使用價值。