Контрольно-проверочный комплекс проверки автопилота
CONTROL-TESTING COMPLEX FOR AUTOPILOT CHECKING

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для выполнения работ по проверке и регулировке автопилота вертолета, в частности автопилота АП-34Б и составных элементов автопилота.
В настоящее время контроль и измерение параметров электрогидравлического автопилота вертолета и составных элементов автопилота проводят на специализированных стендах, в соответствии с действующими методиками.
Известно устройство для проверки качества функционирования автопилотов (патент №2181681, 1999 г, патентообладатель ГУП "Конструкторское бюро приборостроения"). Известное решение описывает устройство для реализации способа проверки качества функционирования рулевого блока и автопилота управляемых снарядов, основанное на замере времени эквивалентного запаздывания рулевого привода или автопилота в определенных условиях. Измеряемым параметром при проверке является угол поворота рулей. Информация снимается с исполнительного механизма системы - рулевого привода, а устройство обеспечивает подачу тестовых электрических сигналов в систему, функционирование исполнительного механизма (пневмосистема) и создает для него механические нагрузки. Недостатком данного решения является то, что оно предназначено для снятия только одной из характеристик работы системы автоматического регулирования.
Наиболее близким, взятым в качестве прототипа, является поверочная аппаратура ПАА 34Б. Инструкция по эксплуатации 6С1.410.000 И (cм. http://aireo.ucoz.ru/publ/2-l-0-15), предназначенная для проверки и регулировки агрегатов и комплекта автопилота АП-34Б на вертолете, в лаборатории и авиамастерских. В состав аппаратуры входит пульт проверки компенсационных датчиков и датчиков угловых скоростей, пульт проверки агрегата управления и автопилота АП-34Б, пульт проверки пульта управления и автопилота АП-34, пульт проверки корректора высоты КВ-П, переходник, кронштейн, обеспечивающие проверку параметров отдельных агрегатов и комплекса автопилота. Недостатком такой аппаратуры является высокая трудоемкость процесса проверки, значительные габариты установки для проверки, а также низкая точность измерений, за счет влияния человеческого фактора и использования морально устаревшего оборудования.
Принимая во внимание значительную номенклатуру проверяемого оборудования и учитывая, что известные проверочные стенды и проверочная аппаратура разработаны для выполнения проверок в ручном режиме, выполнение проверок при проведении регламентных работ занимает продолжительное время, требует высококвалифицированного персонала, а также значительных производственных площадей для организации рабочих мест.
Задачей заявленного решения является повышение точности измерений, снижение трудоемкости и времени проверки.
Поставленная цель достигается за счет того, что контрольно-проверочный комплекс для проверки автопилота выполнен содержащим персональный компьютер с программным обеспечением, который по входам и выходам соединен с блоком ввода команд и отображения информации, с блоком эталонных напряжений и измерительным блоком, при этом блок эталонных напряжений, служащий для формирования напряжений заданной амплитуды, частоты и фазы, соединен по выходу с измерительным блоком, который содержит однотипные взаимозаменяемые измерительные модули, модуль усилителей и вторичные источники питания и служит для создания электрических сигналов и измерения ответных сигналов объекта контроля, при этом измерительный блок соединен по входам и выходам через устройство коммутации и нормализации сигналов с объектом контроля, кроме этого, для создания заданного угла поворота вала датчика объекта контроля комплекс содержит установку поворотную, соединенную с персональным компьютером через модуль управления. А также за счет того, что он дополнительно содержит контроллер давления с помпой, служащий для создания в воздушной системе объекта контроля требуемого барометрического давления.
Технический результат решения заключается в повышении надежности и точности результатов комплексной проверки параметров проверяемого оборудования во всех режимах функционирования, снижении трудоемкости и времени проверки, возможности проведения полуавтоматических проверок, что достигается за счет создания контрольно-проверочного комплекса для проведения проверок автопилотов вертолета и составных элементов его в полуавтоматическом режиме. Заявленный контрольно-проверочный комплекс посредством программно-математического обеспечения, реализующего алгоритм работы, используя базу данных тестов, в соответствии с техническими условиями на объект проверки, формирует совокупность сигналов. Каждой совокупности тестовых сигналов соответствует совокупность эталонных сигналов на выходах объектов проверки. Выполнение блока измерительного из однотипных взаимозаменяемых измерительных модулей повышает его технологичность, ремонтопригодность и характеристики надежности, за счет сокращения времени поиска отказа и, следовательно, простоя проверочного комплекса. Технический результат заключается также в возможности ведения электронной базы данных проверок, расширения перечня проверяемого оборудования. Диагностика и проверка оборудования осуществляется в полуавтоматическом режиме с помощью программного обеспечения, что обеспечивает высокую точность контроля качества оборудования и диагностику неисправностей его, а также позволяет уменьшить влияние человеческого фактора на точность измерений и сократить затраты времени на проверку работоспособности оборудования.
Конструкция комплекса выполнена обеспечивающей замену сборочных единиц и изменение их состава при монтаже и модернизации, с учетом требований производственной, эксплуатационной и ремонтной технологичности и обеспечивает агрегатирование и взаимозаменяемость изделия и его составных частей, блочно-модульное построение систем и устройств.
Заявленное решение поясняется фиг 1.
На фиг. 1 представлена схема контрольно-проверочного комплекса проверки автопилота.
В состав комплекса входит промышленный компьютер 1, блок измерительный 2, блок эталонных напряжений 3, устройство коммутации и нормализации сигналов 5, блок отображения информации и ввода команд 6, поворотная установка 7, с блоком управления установкой поворотной 4 и контроллер давления с помпой 8.
Контрольно-проверочный комплекс представляет собой совокупность управляющей программы и управляемых устройств, обеспечивающих условия проведения испытания объекта контроля (автопилота АП-34Б). Комплекс формирует тестовые сигналы электрические, барометрические, механические по заранее заложенным алгоритмам и регистрирует ответные реакции объекта контроля.
Промышленный компьютер (1) служит для хранения и выполнения управляющей программы (алгоритмов управления процессом испытаний и вычислений), для накопления и хранения полученных в процессе испытания объекта контроля данных. Блок ввода команд и отображения информации (6) служит для ввода оператором команд, управляющих процессом испытаний, а также для предоставления оператору необходимой информации по процессу и результатам испытаний. Блок измерительный (2) служит для создания по команде от промышленного компьютера (в соответствии с заложенным алгоритмом) необходимых электрических сигналов, обеспечивающих обязательные условия проведения испытаний (измерений параметров автопилота). А также для измерения ответных реакций объекта контроля. Блок состоит из однотипных взаимозаменяемых измерительных модулей, что повышает его технологичность, ремонтопригодность и характеристики надежности (за счет сокращения времени поиска отказа и, следовательно, простоя). Режим работы, состояние входов и выходов модулей задается программным обеспечением комплекса в зависимости от выбранного оператором проверяемого устройства. Также в состав блока измерительного (2) входят модуль усилителей и вторичные источники питания.
Устройство коммутации и нормализации сигналов (5) предназначено для доведения до объекта контроля тестовых сигналов, питающих напряжений и для первичного преобразования ответных сигналов для последующего измерения в блоке измерительном (2).
Блок эталонных напряжений (3) служит для формирования по команде компьютера напряжений заданной амплитуды, частоты и фазы для последующего усиления в блоке измерительном (2) и выдачи на объект контроля для обеспечения условий проведения испытаний.
Контроллер давления с помпой (8) служит для создания в воздушной системе объекта контроля (автопилота) требуемого по условиям проведения испытаний барометрического давления.
Установка поворотная (7) служит для создания по команде компьютера заданного угла поворота вала датчика объекта контроля, требуемого по условиям проведения испытаний. Блок управления установкой поворотной (4) служит для преобразования и усиления команд от компьютера, идущих к поворотной установке (7).
Взаимодействие составных частей комплекса осуществляется под управлением системного и прикладного ПО, инсталлированного на ПК. Состояние сигнальных линий интерфейсных модулей, источников питания, режимы работы входов и выходов полностью определяются параметрами, задаваемыми пользователем и алгоритмами программы проверки соответствующего ОК.
Программное обеспечение, инсталлированное на ПК, позволяет выполнять:
- выбор режима работы комплекса;
- управление проверками и отображение результатов контроля;
- моделирование режимов функционирования проверяемой аппаратуры;
- контроль правильности подключения проверяемого устройства;
- автоматическое тестирование части модулей комплекса;
- проверку параметров подключенного устройства в автоматизированном и ручном режимах;
- регулировку параметров подключенного устройства в ручном режиме;
- ведение информационной базы по проверкам и ремонтам устройств;
- формирование отчетов по результатам испытаний и вывод их на печать.
Основными режимами работы комплекса являются режим проверки бортового оборудования и режим проверки комплекса с использованием эталонного оборудования (аттестация).
Принцип работы комплекса основан на формировании входных испытательных сигналов для ОК (напряжений, давлений, углов поворота и т.д.), имитирующих работу контрольно-проверочного оборудования, применяемого для проверки и настройки изделий заводом-изготовителем и указанного в соответствующей документации и измерении выходных сигналов от ОК встроенным измерительным оборудованием комплекса.
При выполнении проверок, в зависимости от состава проверяемых устройств, комплекс выполняет следующие функции:
- формирует требуемые сочетания испытательных сигналов;
- подает их на входы устройств;
- регистрирует выходные сигналы от устройств;
- определяет соответствие измеренных значений условиям, заданным в НТД;
- формирует заключение о состоянии проверяемого устройства.
Работа комплекса построена по принципу интерфейса «машина - человек». Требуемые операции и вычисления происходят в автоматическом режиме под управлением оператора. При включении комплекса автоматически загружается операционная система (ОС), установленная на ПК. После появления главной формы приложения, комплекс готов к работе. Объект контроля подключают к комплексу с помощью соответствующих жгутов. В главном меню приложения выбирают нужный пункт меню «Проверка» - «Новая проверка» для формирования новой проверки и дальнейшего выполнения операций с выбранным ОК или «История проверок» для просмотра занесенной в базу данных информации и печати отчетов о выполненных ранее проверках ОК. После выбора пункта «Новая проверка» заносят данные о новой проверке и проверяемых устройствах в базу.
Для выполнения новой проверки из главного меню выбирают последовательно пункты "Проверки" - "Новая проверка", затем пункт, содержащий название проверяемого ОК, после чего открывается незаполненная вкладка проверки ОК, содержащая названия групп и элементов управления вкладки проверки.
Команды, вводимые оператором с блока ввода команд и отображения информации (6), поступают на обработку в компьютер (1), где преобразуются посредством заложенного алгоритма в последовательность элементарных команд для исполнительных устройств.
По команде компьютера (1) блок формирования эталонных напряжений (3) формирует требуемые номиналы напряжений с заданными характеристиками, которые поступают в блок измерительный (2). В блоке измерительном (2) эталонные напряжения по командам компьютера (1) усиливаются (модулем усилителей), делятся (раздаются) по требуемым каналам и нормируются в модулях измерительных.
Из блока измерительного (2) подготовленные и размноженные тестовые сигналы поступают на объект контроля через устройства коммутации и нормализации сигналов (5), формируя поле требуемых условий проведения испытания. Вторичные источники питания обеспечивают работу блока измерительного (2).
По команде оператора (ручное управление) блок контроллера давления (8) создает барометрическое давление в воздушной системе объекта контроля (имитируя высоту полета) для обеспечения условий проведения испытания объекта контроля.
По команде компьютера (1) блок управления поворотной установкой (4) формирует управляющие воздействия для установки поворотной (7), которая создает тестовый сигнал для объекта контроля в виде угла разворота вала датчика объекта контроля.
Ответная реакция объекта контроля на входные воздействия (электрические сигналы) поступает на устройства коммутации и нормализации сигналов (5), где выполняются первичные преобразования сигналов.
Преобразованные сигналы от устройства коммутации и нормализации сигналов (5) поступают в блок измерительный (2) для измерения, оцифровки и вторичных преобразований, формируя поле данных (характеристик состояний объекта контроля).
Преобразованные в цифровой вид данные из блока измерительного (2) поступают в компьютер для хранения, преобразования и вычисления по заложенным алгоритмам, а также для выдачи на индикацию оператору в блок 6. Полученные от компьютера (1) данные отображаются на блоке 6, формируя информационное поле оператора.
Конструкция комплекса обеспечивает устойчивое размещение объектов контроля при проведении проверок в соответствии с конструкторской документацией с использованием подставок, ложементов или, при необходимости, кронштейнов (см. Приложение 2 - выписка из Руководства по эксплуатации).
Примеры проведения проверок
Проверка агрегата управления включает в себя проверку токов потребления по цепям питания переменного тока, проверку напряжений на выходе выпрямителей, проверку направления выходных сигналов, проверку величин остаточного сигнала, проверку коэффициентов усиления, проверку передаточных чисел по угловой скорости, проверку передаточных чисел по углу и высоте. Фактические значения параметров, полученные в результате проверки, должны соответствовать параметрам НТП. При отклонении фактических значений параметров от НТП проводят ремонт ОК в условиях предприятия-изготовителя или сервис-центра.
Если при проверке величин остаточного сигнала, коэффициентов усиления по цепи ДОС, передаточных чисел по угловой скорости и передаточных чисел по углу и высоте фактические значения параметров, полученные в результате проверки, не соответствуют параметрам НТП, то проводят регулировку потенциометром соответствующего канала.
Если регулировку параметра выполнить не удается, ОК признается неисправным и подлежит ремонту в условиях предприятия-изготовителя или сервис-центра.
Проверка пульта управления (ПУ) включает в себя проверку надежности контактирования, проверку исправности сигнальных ламп и дистанционного отключения АП, проверку работы ПУ при развороте, проверку фаз напряжения выходного сигнала с ротора сельсина-приемника, проверку скорости согласования, проверку остаточного сигнала и зависимости выходного сигнала от угла рассогласования, проверку работы ручек центровки и проверку токов потребления по цепям питания постоянного и переменного тока. При проверке работы ПУ при развороте нажимают кнопку "+30°", при этом индикатор показывает текущее значение напряжения. Нажимают кнопку "Разворот" и визуально убеждаются, что: шкала "Направление" ПУ повернулась на несколько оборотов (ПУ в режиме согласования); лампа "вкл. напряжение" ПУ осталась включенной; индикатор "ВКЛ Н" отключился. Отжимают кнопку "Разворот", индикатор "ВКЛ Н" должен включиться. Если работа шкалы, лампы и индикатора соответствует НТП, проставляют отметки "ИСПРАВНО" в соответствующих полях таблицы проверок.
Проверка компенсационного датчика включает в себя проверку надежности контактирования, проверку параметров при подаче номинального напряжения питания переменного тока на обмотку статора, проверку фазы напряжения на выходе КД.
В ходе проверки надежности контактирования проверяют параметр "Сопротивление на контактах». При нажатии кнопки "Прямой ход", УПДП вращает вал КД, на индикаторе "Время-сопротивление" строится зависимость сопротивления от времени. Значения параметров, полученные в результате проверки, автоматически сравниваются с параметрами НТП.
Проверку параметров при подаче номинального напряжения питания переменного тока на обмотку статора проводят в трех положениях: при угле повороте вала на 0°, на -30° и на +30°. Нажимают кнопки управления УПДП "<" или ">" до достижения минимального напряжения на индикаторе, сравнивают полученное значение с НТП. Визуально оценивают совпадение рисок на лимбе и корпусе. Если между рисками присутствует зазор, - объект контроля требует ремонта. Аналогично проводят проверку фазы напряжения на выходе КД.
Проверка индикатора нулевого включает в себя проверку тока трогания подвижных частей, проверку тока полного отклонения подвижных частей, проверку невозвращения стрелок на ноль, проверку полярности при подаче тестовых сигналов, проверку времени успокоения подвижных частей, проверку уравновешенности подвижных частей.
Для проведения проверки закрепляют индикатор нулевой (ИН) на кронштейне поворотном индикатора нуля (не показано).
При проверке тока трогания изменяют ток ИН в сторону уменьшения или увеличения до момента трогания индекса ИН и снимают показания для каждого канала. Проверку тока полного отклонения проводят при токе полного отклонения при максимальном значении и при токе полного отклонения при минимальном значении. Полученные значения параметров сравнивают с параметрами НТП и делают вывод о состоянии ОК. Направления отклонения индекса ИН должны соответствовать виртуальному индикатору. При отклонении фактических значений параметров от НТП или несоответствии направлений выполните проводят ремонт ОК.
Одновременно с проверкой тока полного отклонения допускается выполнять проверку полярности.
Проверку невозвращения стрелок на ноль проводят с максимального и с минимального значений, при этом для каждого канала снимают показания текущего значения тока и отклонение индекса проверяемого канала ИН, соответствующее НТП. Визуально оценивают величину невозвращения индекса на 0 и сравнивают с параметрами НТП.
Для проверки времени успокоения подвижных частей нажимают кнопку "ТАЙМЕР" по достижении индексом нулевой отметки. Время успокоения для каждого канала вносят в таблицу проверок.
Проверку уравновешенности подвижных частей проводят при наклонах вперед-назад, для этого отпускают винт, наклоняют ИН на угол +45° (-45°), поворачивая кольцо, визуально оценивают отклонение индексов шкал от нулевого положения, сравнивают полученные значения с НТП. Если параметр соответствует НТП, проставляют отметку в полях "ИСПРАВНО" таблицы проверок. Аналогично проводят проверку уравновешенности подвижных частей ИН при наклонах влево-вправо.
Проверка блока сигнала готовности (БСГ) включает в себя проверку выдачи сигнала готовности при отсутствии входного сигнала и отсутствии управляющих сигналов, проверку выдачи сигнала готовности при отсутствии входного сигнала и подаче управляющего сигнала +27 В в режиме "включение программы", либо в режиме "включение коррекции", проверку выдачи сигнала готовности при подаче входного сигнала любой величины в диапазоне от 0 до 30 В и подаче управляющего сигнала +27 В в режиме «Включение коррекции», проверку снятия сигнала готовности при подаче входного сигнала 9 В ±20% и отсутствии управляющих сигналов, проверку снятия сигнала готовности при подаче входного сигнала 2,5 В ±25% в режиме «Включение программы» и проверку снятия сигнала готовности при отсутствии питания "=27 В".
Проверка автопилота включает в себя проверку токов потребления по цепям питания, проверку полярности выходных сигналов, проверку работы индикатора нуля, проверку работы при развороте, проверку работы кнопок, проверку при пониженном и при повышенном напряжении питания, проверку остаточного сигнала в режиме согласования, проверку коэффициента усиления по сигналу обратной связи, проверку передаточного числа по углу, проверку нечувствительности по углу, проверку передаточного числа по высоте, проверку нечувствительности по высоте, проверку передаточных чисел по угловой скорости, проверку скорости согласования.
Заявленный контрольно-проверочный комплекс позволяет обеспечить объективный контроль автопилота АП-34Б и его составных элементов, при этом повысить точность, снизить трудоемкость и стоимость контроля, не требует применения дорогостоящих и громоздких приборов и оборудования. Контрольно-проверочный комплекс является автоматизированным устройством контроля и измерения параметров автопилота и осуществляет контроль и измерение всех необходимых параметров проверяемого оборудования в полуавтоматическом режиме в соответствии с действующей нормативной документацией, сбор, обработку, накопление и хранение результатов проверок, вывод результатов проверок, ведение базы данных по каждому тестируемому прибору. Все измеренные величины при помощи программного обеспечения для каждого типа прибора сохраняются в базе данных для данного типа прибора и могут быть использованы для проверки его работоспособности в процессе эксплуатации.