大型飛行器多通道分散式全機結構試驗載入與協同控制

《大型飛行器多通道分散式全機結構試驗載入與協同控制》是依託北京航空航天大學，由尚耀星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大型飛行器多通道分散式全機結構試驗載入與協同控制
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：尚耀星
• 項目類別：面上項目

項目摘要

飛行器結構是關係到飛行安全的最核心組成部分。全機結構試驗作為一種規範，已列為研製生產飛機必須進行的試驗。我國大飛機明年首飛，大型運輸機即將開始疲勞測試，一大批大型飛行器的研製任務緊迫。近幾年國內全機結構試驗行業即使全部採用進口設備也面臨四大挑戰：急需大幅縮短疲勞試驗時間提高效率、急需減少工作量、急需提高節能水平、急需提高試驗系統可靠性安全性。因此針對以上瓶頸問題，本申請提出研究大型飛行器多通道分散式全機結構試驗載入與協同控制，提出探索全新的高效高安全試驗體系。通過功率電傳一體化載入力作動系統和實時數字匯流排網路構建多通道分散式全機載入系統，突破極多通道高動態協同載入控制理論和功率電傳一體化載入力作動創成原理與能量調控兩個科學問題。解決多通道協同疲勞加速、結構耦合諧振、數字電傳節能載入作動、核心分散式控制系統等關鍵技術，大大提高試驗效率和試驗水平，滿足國家一系列重大型號的急迫需求。

結題摘要

飛機全機結構載入試驗是檢驗飛機結構安全的最核心的手段，而國內全機結構試驗行業即使全部採用進口設備也面臨四大挑戰：急需大幅縮短疲勞試驗時間提高效率、急需減少工作量、急需提高節能水平、急需提高試驗系統可靠性安全性。因此，為解決以上的瓶頸問題，本項目原創提出了“大型飛行器多通道分散式全機結構試驗與協同控制”，主要針對功率電傳一體化載入力作動創成原理與極多通道高動態協同載入控制兩個科學問題進行了研究。 取得了以下重要成果：①構建了基於功率電傳一體化力作動與實時數字匯流排網路的新型分散式全機結構載入試驗系統體系架構；②原創提出了負載敏感的定速電機定量泵閥控一體化作動器、主動負載敏感的電動靜液作動器、能量調控型電動靜液作動器等功率電傳作動器新原理：針對靜力載入試驗中節流損失高的問題，提出了負載敏感的定速電機定量泵閥控一體化力作動新原理，將載入效率提高了1.75倍；針對疲勞載入試驗中恆力載入與順載載入兩種工況下電動靜液作動器電機發熱大的問題，提出了主動負載敏感的電動靜液作動器與能量調控型電動靜液作動器兩種新原理，經過樣機試驗測試，電機發熱分別能夠降低23.7%和42%；提出了非對稱缸的電動靜液作動器新原理，以解決單出桿液壓缸左右容腔不對稱導致電動靜液作動器載入性能下降的問題。③提出了新型的集中質量建模方法，分析了多通道強耦合機理，創新性的提出了運動同步複合解耦控制算法，搭建了國內第一台專用於多通道結構載入耦合測試的試驗台，驗證了該算法能夠將疲勞載入頻率從現有0.1-0.3Hz提高一倍以上，達到0.6Hz，極大的提高了疲勞載入效率。 本項目構建了多通道分散式全機結構載入試驗新體系，突破了功率電傳一體化節能載入力作動、核心分散式控制系統等關鍵問題，解決了多通道、高動態下結構耦合諧振降低載入效率的難點，大大提高了試驗效率、降低了功率損耗，突破了國家重大需求的技術難題，部分技術已經開始套用，未來預期能夠滿足國家系列重大型號結構試驗急需。