稱重平衡系統(tǒng)在大型飛機(jī)重量重心測(cè)量上的應(yīng)用
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·稱重平衡計(jì)算機(jī) (WBC)。
稱重平衡計(jì)算機(jī)的主要作用是通過中央處理機(jī)接收、解算和處理信號(hào)，將解算出的重量和重心信號(hào)實(shí)時(shí)輸出，提供故障指示和音響告警信號(hào)。計(jì)算機(jī)中包含有各種情況下重量和重心的算法、超限的判別以及傳感器信號(hào)的解算和修正算法。
·傳感器數(shù)據(jù)管理與顯示計(jì)算機(jī)(SDM)。
傳感器數(shù)據(jù)管理與顯示計(jì)算機(jī)用來顯示并儲(chǔ)存飛機(jī)數(shù)據(jù)。為保證稱重平衡計(jì)算機(jī)的可互換性，每架飛機(jī)空載時(shí)的重量重心等數(shù)據(jù)、每個(gè)稱重傳感器的位置和傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)等都會(huì)儲(chǔ)存在傳感器數(shù)據(jù)管理與顯示計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過與稱重平衡計(jì)算機(jī)的通信來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)掉電而丟失。
·傳感器模塊 (LS)。
傳感器模塊采用大壓力傳感器，安置于起落架液壓緩沖器內(nèi)，同液壓緩沖器形成一個(gè)整體，用于感受飛機(jī)液壓緩沖器內(nèi)的壓力，處理后發(fā)送到稱重平衡計(jì)算機(jī)。
2 飛機(jī)貨艙重量及重心實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
運(yùn)輸機(jī)在裝卸貨物的過程中，貨物在貨艙內(nèi)的移動(dòng)引起力矩發(fā)生變化，此時(shí)飛機(jī)的瞬時(shí)重心變化，會(huì)使飛機(jī)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。該系統(tǒng)可以提供運(yùn)輸機(jī)貨艙重量重心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
(1)傳感器的選擇。
采用技術(shù)相對(duì)成熟、便于實(shí)施和維護(hù)的數(shù)字電阻應(yīng)變式稱重傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠、穩(wěn)定，靈敏度高。傳感器的精度受到許多因素的影響，如應(yīng)變片的精度，彈性體的材料和結(jié)構(gòu)、粘接劑的材料、密封材料、信號(hào)處理電路等。現(xiàn)有的WBS系統(tǒng)設(shè)計(jì)在地面靜態(tài)稱重條件下，經(jīng)過傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)定后，其精度可以達(dá)到0.1%。
（2)傳感器組件的設(shè)計(jì)。
電阻應(yīng)變式稱重傳感器組件主要由3部分組成：電阻應(yīng)變計(jì)組成的橋式檢測(cè)電路、彈性體和數(shù)字處理電路。
檢測(cè)電路采用4個(gè)電阻應(yīng)變片組成一個(gè)惠斯通電橋，為了提高測(cè)量靈敏度，通常采用2對(duì)應(yīng)變片，并使相對(duì)橋臂的應(yīng)變片分別處于拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的位置，用于重力信號(hào)的檢測(cè)。應(yīng)變片與彈性體的裝配一般采用粘貼式，該電橋電路貼在彈性體的應(yīng)力敏感部位上[4]。
應(yīng)變式稱重傳感器所用的彈性體根據(jù)WB S系統(tǒng)中測(cè)量方式和測(cè)量范圍的要求，通常選用彈性梁式。彈性體的設(shè)計(jì)首先是選擇材料，做好彈性體成品，將電橋貼在彈性體上，然后做好數(shù)字處理電路，將3部分組合成一個(gè)成品，在主梁與甲板和導(dǎo)軌的連接處安裝，根據(jù)實(shí)際連接位置的結(jié)構(gòu)研制合適的彈性體。傳感器的標(biāo)定在出廠前完成，便于更換和維修。
數(shù)字處理電路用來將電橋輸出的信號(hào)采集、解算、并進(jìn)行數(shù)據(jù)的修正，最后以總線的方式輸出給稱重平衡計(jì)算機(jī)。
（3)稱重傳感器組件的分布。
飛機(jī)的貨艙承重部位包括甲板和導(dǎo)軌。甲板一般按塊分割，另外包括若干條導(dǎo)軌，在甲板和導(dǎo)軌的底部有承重主梁，在主梁與甲板及導(dǎo)軌的連接處布置電阻應(yīng)變式稱重傳感器，位置易于選取，固定較為方便，便于維護(hù)和數(shù)據(jù)標(biāo)定。
貨艙內(nèi)所有布置的稱重傳感器所感受到的重量總和即為承載的貨物及人員總重量，而傳感器的布放位置固定且已知，從而可隨時(shí)計(jì)算出重心的變化情況。通過實(shí)時(shí)接收慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的姿態(tài)和加速度信號(hào)就可以進(jìn)行重量計(jì)算的修正。
3 飛機(jī)地面整體稱重與貨艙實(shí)時(shí)稱重相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施
在地面情況下，裝載貨物以前，由布置于液壓緩沖器中的壓力傳感器感受并由稱重平衡計(jì)算機(jī)測(cè)量解算飛機(jī)的整體重量和重心，該信息傳送到傳感器數(shù)據(jù)管理與顯示計(jì)算機(jī)中顯示，并將該信息按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式記錄下來；同時(shí)，通過總線將重量重心信息輸出到貨運(yùn)空投系統(tǒng)中的貨運(yùn)空投管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行飛機(jī)貨物監(jiān)控；將重量重心信息輸出到飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行飛機(jī)狀態(tài)控制；飛行控制系統(tǒng)可根據(jù)重量和重心信息調(diào)節(jié)飛機(jī)，將重心調(diào)節(jié)到適合的位置。裝載貨物以后，由布置于貨艙地板及導(dǎo)軌下的承重主梁上的電阻應(yīng)變式稱重傳感器感受，并由稱重平衡計(jì)算機(jī)測(cè)量解算增加的重量，可計(jì)算出變化后的飛機(jī)重心，該重量和重心數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出到貨運(yùn)空投計(jì)算機(jī)和飛行控制系統(tǒng)，并傳送到傳感器數(shù)據(jù)管理與顯示計(jì)算機(jī)中保存。
在飛行過程中，由于裝載貨物的位置和重量都已記錄在存儲(chǔ)單元；而且能夠從燃油耗量計(jì)算機(jī)中接收到有關(guān)燃料流動(dòng)、消耗和轉(zhuǎn)移的情況；而貨艙中電阻應(yīng)變式稱重傳感器的相對(duì)位置固定不變，按各稱重傳感器感受到的壓力和接收到的姿態(tài)以及三軸加速度信號(hào)進(jìn)行重力的修正計(jì)算后，根據(jù)重心計(jì)算公式就可實(shí)時(shí)得到新的飛機(jī)重心位置，從而使飛行員迅速掌握飛機(jī)動(dòng)態(tài)平衡情況，保障飛行安全。
結(jié)束語(yǔ)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和軍事需要的增加，大型航空貨運(yùn)在運(yùn)輸中所占的比例不斷加大，而稱重平衡系統(tǒng)又是航空運(yùn)輸中必備的和重要的一套系統(tǒng)，因此，該系統(tǒng)的研制和在大型飛機(jī)上的應(yīng)用必將減少地勤人員的工作量?？焖僬莆诊w機(jī)裝載狀態(tài)以及貨物裝卸后飛機(jī)狀態(tài)的變化，是提高貨物運(yùn)輸安全和保障人機(jī)安全的重要保證。(end) 稱重傳感器相關(guān)文章:稱重傳感器原理
評(píng)論