RUAG: 用HBM测量系统进行全面疲劳试验

瑞士版F/A-1 8战斗机的加强结构将进行大规模的综合试验研究。将用68个液压缸模拟实际应力,例如飞行中实际发生的应力。这是为了证明飞机结构可以满足瑞士相对比较尖端的应用,并证明它可以达到所需的5000个飞行小时的工作寿命。.

全尺寸疲劳试验对瑞士的加强结构的鉴定是非常重要的。根据安全系数2,必须在2年内模拟,10,000个飞行小时。

试验结构装有大约1,100个应变计,此外,试验方案内还综合进了位移传感器、温度传感器和压力传感器。必须和控制系统参数一起测量和存贮来自这些传感器的信号。.

任务

根据客户订购要求编制了控制系统和 数据采集系统 的技术说明书,在这些文件内详细列出了硬件和软件要求。这些技术说明书是向潜在供应商进行所有问询和谈判的基础。

我们将最大重点放在下述问题的最优解决方案上:

  • 已经安装和连接的应变计必须可以连接到系统上
  • 当安装不同规格的应变计时要使用不同的应变计电源电压是很重要的
  • 该系统必须可以再扩充1000个测量通道
  • 24小时之内必须以10Hz的频率测量约200个通道并存贮.
  • 在10Hz时选择通道可以从一种测量换为另一种测量,该操作必须可以在不改变当前布线方式的情况下实现
  • 还必须可以通过将要定义的接口从控制系统测量大约100个测量值
  • 数据采集系统和控制系统必须可以相互交换信息.

解决方案

通过对各个供应商和系统的全面调查,我们决定采用如下系统:

数据采集:

  • HBM的MGCplus系统,带catman® 企业版软件包

控制系统:

  • FCS控制系统的SmarTEST加载系统

接口:

  • 两个系统间的数据交换通过CAN线连接实现。通过该总线在10Hz时可以交换大约100个信号.

系统概述

带控制回路和测量放大器的控制柜安装在试样的邻近处,因此模拟测量信号可以使用短电缆以减少干扰。

所有试验操作所需的计算机和监视器都安装在一个控制室内。控制室对整个试验布局具有良好的视角。控制室与大厅内的控制柜之间的连接通过网络连接实现,因此只有几个较长的连接线路需要电缆.

测量系统数据

  • 4 个控制柜,每个柜配4个MGCplus架和一个UPS电源
  • 每个MGCplus架配14个卡,每个卡有8个测量通道
  • Windows 2000服务器和2台客户机

测量通道

  • 约1,500个应变计通道,4-线电路
  • 14个应变传感器,6-线电路
  • 12个位移传感器(电缆线电势传感器)
  • 13个温度传感器(K型)
  • 通过CAN总线有96个通道(力信号和状态信号)连接FCS控制系统

试验程序…

动态试验在正常的试验操作时,元件被加载1,000个飞行小时(FH)的程序段,每个24小时一组,这样一个程序段可以持续大约一个星期。.

静态试验
应变研究通过在FH程序段结束时执行。元件被加载,然后在7个选择的加载工况以最大负载的10%步减,步减到最大负载的70%.

一个1,000 FH程序段包括一个加载程序运行5次,相当于300次模拟飞行或200 FH。加载程序本身由26,900个加载工况序列组成,有2,011种不同的加载工况

…测量阶段

整个数据采集通过HBM的catman®企业版软件实现.

动态测量

在动态试验过程中,用10Hz的频率长期记录200个测量通道。一个测量系列需要花费20小时,包括200 FH循环的数据,这可以产生一个包含1.25亿个测量值的数据文件,然后这些数据在catman®内用脚本处理。

试验进行期间,所有重要的试验参数都会在线显示在HBM服务器显示屏上,同时还会显示有趣的传感器数据.

…静态测试

在应变研究过程中我们使用“抓拍”功能。这就是说当达到一个特定的负载水平后,当按下一按钮后所有打开的工作测量通道都会被测量并同步存贮(约1,600个测量通道)。一个数据文件通常会包含99个测量线。

测量一完成,catman® 脚本就会对数据进行评估。

静态测量过程中所有重要的试验参数也会在线显示在服务器的显示屏上.

 

我们为什么选择该系统的原因

集成HBM和FCS系统的深刻概念

  • 因为每个测量通道有它自己的A/D转换器,所以可以轻松实现用10Hz同步测量200个通道的数据并进行存贮
  • 只需简单切换通道,就可以实现静态测量和动态测量的转换,不需要更改线路
  • 应变计的4-线电路可以保证测量误差最小化,虽然配线并不均匀
  • 数据采集系统现在已大约运行了1年。经验表明我们的系统非常可靠,完全达到了我们的期望要求.
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