СИСТЕМА ПРЕДПОЛЕТНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВИБРОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ НА БОРТУ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к средствам контроля виброизмерительной аппаратуры и может быть использована для предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры на борту летательного аппарата.
Известна система IADS фирмы SYMVIONICS, которая содержит единый пакет программного обеспечения для отображения и анализа данных в реальном времени и в период послеполетной обработки. Используя интерактивный интерфейс, пользователь может легко настраивать отображение, описание параметров, опции анализа и прочие установки. Программное обеспечение включает в себя несколько компонентов, в частности, клиентский пакет, содержащий средства отображения данных, процедуры анализа и обработки данных; сервер архива и накопления данных и др.
Указанная система имеет широкий спектр функциональных возможностей, однако для оперативного предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры нерационально использовать дорогой и громоздкий программный комплекс.
Известна автоматизированная система проверки виброизмерительных приборов, «Организация автоматизированной системы проверки виброизмерительных приборов (ВП)» Сборник материалов 111 Международной, Научно - технической конференции. - Новополоцк 2004.С.292-295, содержащая вибрационный контроллер, осуществляющий формирование вибрационного управляющего сигнала, ввод и аналого-цифровое преобразование сигналов, поступающих от образцового и проверяемого ВП; переносную ЭВМ Intel архитектуры; согласующий усилитель и электродинамический вибростенд; образцовый ВП «Брюль & Къер»; программное обеспечение для поддержки процедур проведения поверки, обработки и документирования результатов в лабораторных и производственных условиях. Однако система позволяет определить коэффициент преобразования датчика, его амплитудную и амплитудно-частотную характеристики методом сравнения только при наличии образцового и проверяемого ВП.
Технический результат состоит в повышении качества и надежности поступающей информации от датчиков ЛА за счет применения системы предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры на борту летательного аппарата, позволяющей обрабатывать и анализировать данные вибрационных воздействий, зарегистрированные при диагностическом обследовании средств регистрации виброизмерительной информации, за счет обеспечения комплексной автоматизации и гибкости обработки и анализа больших объемов данных, включая использование многооконного режима и настроек конфигурации, и принятия решения о работоспособности измерительных каналов и продолжении летного эксперимента.
Для достижения технического результата в систему предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры, содержащую блок вибрационных воздействий, последовательно связанные виброизмерительные датчики, средства сбора и регистрации данных, средства хранения данных, носитель информации, переносной блок аппаратно-программных средств, включающий модуль перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий, модуль формирования задания для графического отображения данных, модуль чтения и преобразования исходных данных, модуль графического отображения данных, модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных, модуль математического преобразования данных, модуль статистической обработки данных, модуль формирования отчетных документов, в качестве блока вибрационных воздействий используют, например, двигатель летательного аппарата, а также в систему введены модуль сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик, модуль принятия решения о продолжении летных испытаний. При этом модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных реализует графический интерфейс пользователя, предоставляющий возможность многооконного режима работы с множеством различных анализируемых вибропараметров. К выходу модуля перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий последовательно подключены модуль формирования задания для графического отображения данных, модуль чтения и преобразования исходных данных, модуль графического отображения данных, выходы которого связаны с входами модулей интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных, математического преобразования данных и статистической обработки данных, а выходы соединены с входом модуля сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик, последовательно соединенного с модулем принятия решения о продолжении проведения летных испытаний и модулем формирования отчетных документов.
Предлагаемая система организована на базе современных технических средств, функционирует в рамках различных модификаций ОС Windows (Windows ХР, Windows VISTA, Windows 7), обеспечивает обработку большого числа параметров в многооконном режиме, документирование результатов обработки и анализа в различных формах (печать, файл, экспорт в Microsoft Excel).
На фиг.1 показана структурная схема системы предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры.
На фиг.2 показано интерфейсное окно модуля формирования задания для графического отображения данных.
На фиг.3 показано графическое отображение СКО 12-ти файлов данных вибрационных характеристик.
На фиг.4 показано интерфейсное окно модуля статистической обработки данных.
На фиг.5 показаны графические представления СКО и спектральной плотности мощности файла исходных данных.
На фиг.6 показано интерфейсное окно модуля формирования отчетных документов.
Система предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры (см. фиг.1) содержит блок вибрационных воздействий 11, последовательно связанные виброизмерительные датчики 13, средства сбора и регистрации данных 14, средства хранения данных 15, входящие в бортовую систему сбора данных 16, носитель информации 12, переносной блок аппаратно-программных средств, содержащий модуль перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий 10, модуль формирования задания для графического отображения данных1, модуль чтения и преобразования исходных данных 2, модуль графического отображения данных 3, модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4, модуль математического преобразования данных 5, модуль статистической обработки данных 6, модуль формирования отчетных документов 7, введены модуль сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8, модуль принятия решения о продолжении летных испытаний 9. При этом модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4 реализует графический интерфейс пользователя, предоставляющий возможность многооконного режима работы с множеством различных анализируемых вибропараметров. К выходу модуля перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий 10 последовательно подключены модуль формирования задания для графического отображения данных 1, модуль чтения и преобразования исходных данных 2, модуль графического отображения данных 3, выходы которого связаны с входами модулей интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4, математического преобразования данных 5 и статистической обработки данных 6, а выходы соединены с входом модуля сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8, последовательно соединенного с модулем принятия, решения о продолжении проведения летных испытаний 9 и модулем формирования отчетных документов 7.
Система предполетного контроля состояния виброизмерительной аппаратуры осуществляет предполетный контроль с целью:
оценки работоспособности измерительных каналов;
оперативного проведения экспресс-анализа для принятия решения о дальнейшем проведении летных испытаний;
повышения зачетности полетов, так как при наличии огромного числа датчиков вибропараметров особую актуальность приобретает качество и надежность поступающей от них информации.
При этом под измерительным каналом подразумевается совокупность аппаратных средств, обеспечивающих передачу сигналов от датчиков до конечного носителя информации (кассеты).
Система работает следующим образом.
При проведении контроля виброизмерительной аппаратуры (см. фиг.1) осуществляется определенное воздействие на места крепления вибродатчиков, например, простукивание или, что более эффективно, гонка двигателей, и последующий анализ поступивших с датчиков сигналов.
Бортовая система сбора информации 16 записывает поступающие при воздействии сигналы на накопители, в состав которых входят сменные кассеты (носители) 12. Носители 12 подключаются к переносному блоку аппаратно-программных средств, с помощью которого осуществляют сравнительную оценку вибрационных характеристик.
Модуль перезаписи, распаковки и сохранения данных вибрационных воздействий 10 осуществляет перезапись с носителя зарегистрированной на борту информации, распаковку данных потоков стандарта IRIG из файлов потоков данных, распаковку необходимых файлов параметров из данных потоков стандарта IRIG, сохранение результирующих двоичных файлов параметров виброизмерений.
Модуль формирования задания для графического отображения данных 1 (см. фиг.2) выполняет формирование, корректировку и сохранение задания для графического отображения исходных данных, полученных с модуля 10. Сформированное задание для графического отображения данных содержит имя исходного файла данных, тип данных (байт, слово, 4-х байтное число), тип представления данных в графическом окне (физические данные, среднеквадратическое отклонения, матожидание), область данных (временную или частотную), период опроса данных или частоту дискретизации, значения тарировочного коэффициента и электрического нуля, единицы измерения сигнала, служебную информацию, а также вспомогательные сведения, необходимые для работы системы. Задание для графического отображения данных может формироваться как для каждого исходного файла в отдельности, так и для группы файлов и соответственно нескольких графических окон сразу.
Модуль чтения и преобразования исходных данных 2 в соответствии с заданием для графического отображения данных, получаемого от модуля 1, осуществляет чтение исходной информации из указанного файла, преобразование электрического нуля, центрирование по мере необходимости при графическом отображении.
Модуль графического отображения данных 3 (см. фиг.3) отображает подготовленный модулем 2 массив данных в одном или нескольких графических окнах, выполняет масштабирование координатных осей в соответствии с заданием.
Модуль интерактивного взаимодействия с графическим представлением данных 4 (см. фиг.3) реализует графический интерфейс пользователя, выполняет позиционирование графического курсора, выделение фрагмента данных и сохранение его по необходимости, укрупнение участка графика (ZOOM), выделение группы окон с целью выполнения групповых операций, синхронного курсора, динамического просмотра.
Модуль математического преобразования данных 5 выполняет математические преобразования: сложение/вычитание вещественных чисел, умножение/деление на вещественное число, циклический сдвиг влево на N точек, дифференцирование, интегрирование, вычисление матожидания и среднеквадратического отклонения (СКО).
Модуль статистической обработки данных 6 (см. фиг.4, 5) выполняет спектральный анализ: вычисляются амплитудный спектр, спектральная плотность мощности, октавный спектр, модуль и фаза, реальная и мнимая части исходных сигналов - как в двухмерном формате осредненных значений, так в трехмерном формате в виде множественного графика.
Модуль формирования отчетных документов 7 (см. фиг.6) осуществляет формирование отчетных документов в соответствии с предоставляемыми шаблонами, сохранение сформированных документов в виде слайдов, а также экспорт данных в Microsoft Excel.
Данные анализа, полученные в модулях 4, 5, 6, передаются на модуль 8. Модуль сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8 на основе СКО и спектральных характеристик вибрационных параметров дает возможность проверить попадание значений вибропараметров в заданный диапазон значений, насколько уровень сигнала соответствует предъявляемым требованиям и не попадает в диапазон шумовых помех, наличие сильных помех от сети бортового питания, степень смещения электрического нуля к какому-либо краю диапазона значений (см. фиг.3). Упомянутая информация позволяет принимать решение о работоспособности измерительного канала.
Модуль принятия решения о продолжении проведения летных испытаний 9 позволяет принимать решение о дальнейших действиях инженера-испытателя на основе результатов модуля сравнительной оценки полученных вибрационных характеристик 8, например, о восстановлении конкретных аппаратных средств, образующих измерительный канал.
Таким образом, система позволяет инженеру-испытателю выполнять экспресс-анализ информации, полученной с виброизмерительной аппаратуры, просмотр графической информации, оценку корректности полученных данных с точки зрения установленных диапазонов значений, выбор участков для последующей обработки, графическое и математическое преобразование, статистическую обработку исходных данных для более детального анализа с отображением результатов в новых открывающихся окнах и документирование результатов анализа и обработки (формирование отчетных документов по установленным шаблонам, сохранение сформированных документов в электронном виде, экспорт данных в Microsoft Excel) и принимать решения о работоспособности каналов и дальнейшем продолжении летных испытаний.