總統(tǒng)專用直升機(jī): 用于旋轉(zhuǎn)機(jī)翼測(cè)試的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

下一代總統(tǒng)直升機(jī)開發(fā)的關(guān)鍵是保證美國(guó)總統(tǒng)的安全，并有效地建立 ’空中橢圓形辦公室’.

AgustaWestland US101 直升機(jī)被選擇進(jìn)行最嚴(yán)格的測(cè)試. 在開發(fā)過程，EH101, 測(cè)試樣品，采用了HBM 的 MGCplus 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和catman®Enterprise 測(cè)試分析軟件進(jìn)行了全面的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼測(cè)試.


圖1：直升機(jī)的機(jī)翼即使在極其不良的環(huán)境條件下也必須正常工作

圖2：機(jī)翼暴露在極限載荷下

機(jī)翼測(cè)試是直升機(jī)開發(fā)過程的重要組成部分。機(jī)翼暴露在強(qiáng)大的力量下，因此要充分進(jìn)行疲勞和損壞測(cè)試。旋轉(zhuǎn)機(jī)翼在運(yùn)行過程中的動(dòng)力運(yùn)動(dòng)是極其復(fù)雜的，為達(dá)到這些要求，HBM為其基本軟件模塊添加了一個(gè)FCS控制系統(tǒng)的通信接口并實(shí)現(xiàn)了與總數(shù)學(xué)庫的接口，同時(shí)還完成了本應(yīng)用必備的數(shù)學(xué)模塊。

HBM系統(tǒng)解決方案
AgustaWestland 已經(jīng)與HBM成功合作了多年，所以當(dāng)AgustaWestland 要安裝一個(gè)新的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)候，他們?cè)僖淮芜x擇了HBM作為供應(yīng)商。他們使用HBM的MGCplus 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括一個(gè)CP42通信處理器和各種放大器，主要是8-通道式的，還有catman® 企業(yè)版測(cè)試分析軟件。

交互校正
由于直升機(jī)機(jī)翼的運(yùn)動(dòng)由多個(gè)部分組成，因此要在機(jī)翼表面用應(yīng)變計(jì)測(cè)量應(yīng)力和應(yīng)變。每個(gè)部分要單獨(dú)校正，則結(jié)果組成一個(gè)校正矩陣。這是確定實(shí)際彎矩校正計(jì)算的基礎(chǔ)。
由于有許多可能的負(fù)載元件，因此要確定高達(dá)八個(gè)不同的校正矩陣。因?yàn)闄C(jī)翼的周期運(yùn)動(dòng)，因此必須能在疲勞測(cè)試過程中檢測(cè)出彎矩的正負(fù)峰值。
因?yàn)椴豢赡茉谠嚇拥乃械胤蕉及惭b應(yīng)變計(jì)，又因?yàn)閼?yīng)變計(jì)也有可能有故障的時(shí)候，因此系統(tǒng)要能夠在所需位置往現(xiàn)有的測(cè)量值內(nèi)內(nèi)插數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)果將用于控制系統(tǒng)且可以在線顯示。

圖3：機(jī)翼在不同方向受力，飛行模擬了各種復(fù)雜的動(dòng)力運(yùn)動(dòng)

新的數(shù)學(xué)模塊
HBM通過增加一個(gè)FCS控制系統(tǒng)接口和通過給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在線內(nèi)核增加了一個(gè)開放式數(shù)學(xué)接口OOI（Open Online Interface）升級(jí)了catman®Enterprise 測(cè)試分析軟件。
為 AgustaWestland 開發(fā)了三個(gè)數(shù)學(xué)模塊：
1) 交互校正模塊根據(jù)初次校準(zhǔn)推導(dǎo)出的系數(shù)計(jì)算校正矩陣的逆陣，然后將它們用于在線計(jì)算。
2) 峰值檢測(cè)模塊用于檢測(cè)正負(fù)峰值。
3) 插值模塊可以在回歸基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)插值。對(duì)結(jié)果通道沒有數(shù)量限制且有幾種回歸模型（eg y（x）= ax + b, y（x）= a*ln（bx）...）。


圖4：系統(tǒng)解決方案包括一個(gè)HBM的綜合測(cè)量系統(tǒng)和Moog FCS控制系統(tǒng)

這些數(shù)學(xué)模塊及相關(guān)接口是作為catman®Enterprise或catman®Enterprise的嵌入塊使用的。顯然這些模塊提高了catman®Enterprise 及其程序的在線能力。由于帶有開放式接口（OOI）的結(jié)構(gòu)，它真的非常易于集成其它具體的數(shù)學(xué)功能。
catman®Enterprise 測(cè)試分析軟件的新特點(diǎn)大大地縮短了研發(fā)和測(cè)試時(shí)間，這樣進(jìn)一步提高了成本效率。

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