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中泰研創軍用救生彈射座椅加速度測試系統

jungong 中泰研創

● 測試背景

彈射座椅是在飛機遇難時依靠座椅下的動力裝置將飛行員彈射出機艙，然后張開降落傘使飛行員安全降落的座椅型救生裝置。現代作戰飛機和一些小型民用飛機大多有彈射座椅。

救生彈射座椅作為軍用飛機上重要的安全裝置，其動力來源也從早期的壓縮空氣、火藥動力發展到現代的全自動彈射手柄(彈射槍)，所以它對測試的要求也在不斷的提高。由于在彈射過程中要受到相當大的沖擊加速度，有可能使座椅結構變形或失效，最終導致救生失敗。通過傳統的方法難以分析出高沖擊載荷下的響應情況。為了盡量減小損失，最大限度地降低現場試驗的風險，這就迫切需要一種有效的實驗測量手段，利用高速數據采集設備進行彈射座椅沖擊過程受力分析，使可能存在的問題盡早暴露，并采取措施加以解決。

● 測試對象

整個過程可以理解為：自由飛階段。即從人-椅離機過程。

彈射座椅與飛機分離之前，獲得延導軌方向的彈射出口速度Vko，其值取決于彈射系統提供的能量。同時，座椅還有沿飛機方向飛行的慣性速度Vf。因此座椅的初始速度為二者的和速度Vo。如圖1所示為速度分析。

再來分析彈射座椅受力狀況。如圖2所示，這一階段中作用在人-椅上的外力主要有氣動阻力Q、助推器的推力F、氣動力升力P和重力G等。

觀察到影響座椅結構安全的特別是推力F方向的振動，為進一步測量該振動強度，采用加速度傳感器與彈射座椅接觸式放置法進行在線監測。由于彈射過程中的劇烈運行使得在多個方向的振動產生了耦合，形成耦合振動。因而必須采用頻譜分析技術和帶通濾波技術將此方向的振動加速度信號分離出來。

● 系統描述

測試裝置是在彈射座椅的底部固定安裝振動加速度傳感器，且要與彈射方向同向。傳感器有效感應到彈射座椅受到的高沖擊力并輸出線性加速度信號，記錄受力的全過程信號數據以供分析。

軍用救生彈射座椅加速度測試系統是北京中泰研創科技有限公司為某航天大隊檢修部提供的技術解決方案，硬件方面通過EM9000系列多功能數據采集設備(EM9636B)負責完成數據采集，軟件系統是基于正版LabVIEW編程語言，主要負責數據高速流盤存儲、分析處理，并最終測量得到實際振動信號振幅變化情況。

數據分析處理軟件界面

現場測試實況

● 系統特點

1. 開放的信號處理平臺，自定義各種分析算法，小于毫秒量級的觸發響應周期。

2. 多種觸發方式：內時鐘、外時鐘、外部邊沿觸發、外部電平觸發、分組采集（偽同步采集）。

3. 豐富的時域波形分析：信號幅值特征、時間特征、相位特征。

4. 豐富的數字信號處理功能：進行濾波、加窗、FFT運算得到幅值譜、相位譜以及功率譜。

5. 存儲存盤文件兼容TDMS數據格式。

● 硬件指標

EM9636數據采集設備，是新一代的集多種功能為一體，高速、高精度、多功能、寬范圍信號測量與控制的數據采集產品。支持以太網數據采集，USB數據采集（USB口為從口）A/D：16bit，32（單）/16（雙）CH，轉換速率250KHz，8MB緩沖區，輸入范圍：0～5V、0～10V、±5V、±10V、0~20mA（定制），程控增益1、2、5、10倍；可編程DIO：16CH；光隔離DO：8路，光隔離DI：8路；計數/測頻：6CH；編碼器：2CH（與計數器復用）；PWM輸出：3CH（與DO復用）。組成結構：基于ARM9處理器和FPGA關鍵技術，內嵌實時嵌入式操作系統linux或wince，方便定制各種功能。支持modbus-TCP協議。

★ EM9636數據采集設備，具有離線采集功能，可以脫機使用。可將采集的數據實時存儲在EM9636上的U盤或SD卡內，此產品可脫離計算機獨立工作。提高了系統的可靠性，降低了使用成本，可用于惡劣環境下的無人值守及遠程監控系統中。

★ EM9636數據采集設備，具有Web服務器功能。為方便用戶使用，EM9636開通了web服務器功能，主機只要有web瀏覽器，就可以對EM9636進行監控，不需要編寫任何程序。用戶可通過PC端或手機端的web瀏覽器設置各項參數、查看狀態以及查看實時數據。手機或移動設備可通過Wi-Fi與EM9636直接通訊。

★ EM9636產品具有雙看門狗：硬件看門狗防止下位機程序進入死鎖狀態，通訊看門狗防止通訊中斷。

★ EM9636數據采集設備使用實時嵌入式操作系統linux，資深用戶可以自己編寫程序完成定制功能，從而完全脫離PC機單獨使用。

★ EM9636數據采集設備結構。

結構材料：ABS757K阻燃，抗振動：17～500Hz，1G PTP。

抗沖擊： 10G/PEAK(11m ，sec)。

工作溫度：-20℃～+70℃。

凈重：71g。

● 虛擬儀器軟件

如使用PC機操作EM9636數據采集設備，我公司還可免費提供上位機虛擬儀器分析軟件（基于正版LabVIEW）。