RUAG: 用HBM測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行全尺寸疲勞試驗(yàn)

瑞士版F/A-1 8戰(zhàn)斗機(jī)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)將進(jìn)行大規(guī)模的綜合試驗(yàn)研究。將用68個(gè)液壓缸模擬實(shí)際應(yīng)力，例如飛行中實(shí)際發(fā)生的應(yīng)力。這是為了證明飛機(jī)結(jié)構(gòu)可以滿足瑞士相對(duì)比較尖端的應(yīng)用，并證明它可以達(dá)到所需的5000個(gè)飛行小時(shí)的工作壽命。.

全尺寸疲勞試驗(yàn)對(duì)瑞士的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的鑒定是非常重要的。根據(jù)安全系數(shù)2，必須在2年內(nèi)模擬,10,000個(gè)飛行小時(shí)。

試驗(yàn)結(jié)構(gòu)裝有大約1,100個(gè)應(yīng)變計(jì)，此外，試驗(yàn)方案內(nèi)還綜合進(jìn)了位移傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。必須和控制系統(tǒng)參數(shù)一起測(cè)量和存貯來自這些傳感器的信號(hào)。.

任務(wù)

根據(jù)客戶訂購要求編制了控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)說明書，在這些文件內(nèi)詳細(xì)列出了硬件和軟件要求。這些技術(shù)說明書是向潛在供應(yīng)商進(jìn)行所有問詢和談判的基礎(chǔ)。

我們將最大重點(diǎn)放在下述問題的最優(yōu)解決方案上:

• 已經(jīng)安裝和連接的應(yīng)變計(jì)必須可以連接到系統(tǒng)上
• 當(dāng)安裝不同規(guī)格的應(yīng)變計(jì)時(shí)要使用不同的SGs電源電壓是很重要的
• 該系統(tǒng)必須可以再擴(kuò)充1000個(gè)測(cè)量通道
• 24小時(shí)之內(nèi)必須以10Hz的頻率測(cè)量約200個(gè)通道并存貯.
• 在10Hz時(shí)選擇通道可以從一種測(cè)量換為另一種測(cè)量，該操作必須可以在不改變當(dāng)前布線方式的情況下實(shí)現(xiàn)
• 還必須可以通過將要定義的接口從控制系統(tǒng)測(cè)量大約100個(gè)測(cè)量值
• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)必須可以相互交換信息.

解決方案

通過對(duì)各個(gè)供應(yīng)商和系統(tǒng)的全面調(diào)查，我們決定采用如下系統(tǒng):

數(shù)據(jù)采集:

• HBM的MGCplus系統(tǒng)，帶catman® 企業(yè)版軟件包

控制系統(tǒng):

• FCS控制系統(tǒng)的SmarTEST加載系統(tǒng)

接口:

• 兩個(gè)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換通過CAN線連接實(shí)現(xiàn)。通過該總線在10Hz時(shí)可以交換大約100個(gè)信號(hào).

系統(tǒng)概述

帶控制回路和測(cè)量放大器的控制柜安裝在試樣的鄰近處，因此模擬測(cè)量信號(hào)可以使用短電纜以減少干擾。

所有試驗(yàn)操作所需的計(jì)算機(jī)和監(jiān)視器都安裝在一個(gè)控制室內(nèi)。控制室對(duì)整個(gè)試驗(yàn)布局具有良好的視角。控制室與大廳內(nèi)的控制柜之間的連接通過網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)，因此只有幾個(gè)較長(zhǎng)的連接線路需要電纜.

測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)

• 4 個(gè)控制柜，每個(gè)柜配4個(gè)MGCplus架和一個(gè)UPS電源
• 每個(gè)MGCplus架配14個(gè)卡，每個(gè)卡有8個(gè)測(cè)量通道
• Windows 2000服務(wù)器和2臺(tái)客戶機(jī)

測(cè)量通道

• 約1,500個(gè)SG通道，4-線電路
• 14個(gè)應(yīng)變傳感器，6-線電路
• 12個(gè)位移傳感器（電纜線電勢(shì)傳感器）
• 13個(gè)溫度傳感器（K型）
• 通過CAN總線有96個(gè)通道（力信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)）連接FCS控制系統(tǒng)

試驗(yàn)程序

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)
在正常的試驗(yàn)操作時(shí)，元件被加載1,000個(gè)飛行小時(shí)（FH）的程序段，每個(gè)24小時(shí)一組，這樣一個(gè)程序段可以持續(xù)大約一個(gè)星期。.

靜態(tài)試驗(yàn)
應(yīng)變研究通過在FH程序段結(jié)束時(shí)執(zhí)行。元件被加載，然后在7個(gè)選擇的加載工況以最大負(fù)載的10%步減，步減到最大負(fù)載的70%.

一個(gè)1,000 FH程序段包括一個(gè)加載程序運(yùn)行5次，相當(dāng)于300次模擬飛行或200 FH。加載程序本身由26,900個(gè)加載工況序列組成，有2,011種不同的加載工況

測(cè)量階段

整個(gè)數(shù)據(jù)采集通過HBM的catman®企業(yè)版軟件實(shí)現(xiàn).

動(dòng)態(tài)測(cè)量

在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過程中，用10Hz的頻率長(zhǎng)期記錄200個(gè)測(cè)量通道。一個(gè)測(cè)量系列需要花費(fèi)20小時(shí)，包括200 FH循環(huán)的數(shù)據(jù)，這可以產(chǎn)生一個(gè)包含1.25億個(gè)測(cè)量值的數(shù)據(jù)文件，然后這些數(shù)據(jù)在catman®內(nèi)用腳本處理。

試驗(yàn)進(jìn)行期間，所有重要的試驗(yàn)參數(shù)都會(huì)在線顯示在HBM服務(wù)器顯示屏上，同時(shí)還會(huì)顯示有趣的傳感器數(shù)據(jù).

靜態(tài)測(cè)試

在應(yīng)變研究過程中我們使用“抓拍”功能。這就是說當(dāng)達(dá)到一個(gè)特定的負(fù)載水平后，當(dāng)按下一按鈕后所有打開的工作測(cè)量通道都會(huì)被測(cè)量并同步存貯（約1,600個(gè)測(cè)量通道）。一個(gè)數(shù)據(jù)文件通常會(huì)包含99個(gè)測(cè)量線。

測(cè)量一完成，catman® 腳本就會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。

靜態(tài)測(cè)量過程中所有重要的試驗(yàn)參數(shù)也會(huì)在線顯示在服務(wù)器的顯示屏上.

我們?yōu)槭裁催x擇該系統(tǒng)的原因

集成HBM和FCS系統(tǒng)的深刻概念

• 因?yàn)槊總€(gè)測(cè)量通道有它自己的A/D轉(zhuǎn)換器，所以可以輕松實(shí)現(xiàn)用10Hz同步測(cè)量200個(gè)通道的數(shù)據(jù)并進(jìn)行存貯
• 只需簡(jiǎn)單切換通道，就可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量的轉(zhuǎn)換，不需要更改線路
• 應(yīng)變計(jì)的4-線電路可以保證測(cè)量誤差最小化，雖然配線并不均勻
• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)在已大約運(yùn)行了1年。經(jīng)驗(yàn)表明我們的系統(tǒng)非常可靠，完全達(dá)到了我們的期望要求.