直升机发动机扭矩测量系统设计直升机/扭矩/磁阻效应/STM32F1071引言对于直升机来说,在飞行过程中出现某些极限情况就会给直升机带来很大的风险,因此需要在地面上对直升机发动机扭矩、超转等参数进行测试,检查直升机发动机工作的状况,提前排除发动机故障。由于直升机地面参数与空中参数的不一致,致使其在地面上所获得的参数没有太大的意义。因此需要研制一套多功能的直升机地面模拟参数测试系统,它能在地面模拟直升机在飞行中可能遇到的情况,获得飞机的响应,并以此为依据制定飞行员应急预案,提高飞行的可靠性。直升机地面模拟参数测试系统主要包括直升机参数综合测试装置、发动机倍频试验装置和直升机发动机扭矩测试系统。本文重点阐述和设计直升机发动机扭矩测试系统,其作用是在发动机日常维护中,可以随时对发动机扭矩系统的工作情况进行检查及校准,并可以在发动机扭矩测量系统出现问题时,对发动机扭矩监测系统进行检测,找出故障原因,并可进行参数调整。在扭矩测试技术中,主要有接触式和非接触式测量扭矩方法,本文利用磁阻效应原理采用非接触式测量扭矩方法。2磁阻效应测量扭矩的原理[1][2]金属物质的电阻值在外加磁场作用下变化的现象称为磁电阻效应。薄膜磁阻元器件是一种结构比拟新颖的Ni-Fe合金薄膜磁敏的电阻元件,是一种高灵敏的磁性传感器,具有线性范围宽、灵敏度高、工作频率特性稳定、抗干扰能力强、温度性能优良、体积小和结构简单等特点。本文应用磁阻效应设计了相位差式直升机发动机扭矩测量系统,它通过测量传动轴上两截面信号间的相位差f,进而计算轴承受的扭矩T。由力学关系可知,在轴横截面上离圆心为r处,取一微面积dA,此横截面的扭矩T为式中,G一材料的剪切弹性模量,r为此横截面圆心到轴截面圆心的距离,为扭转角沿轴线x的变化率。当从式中可以看出,只要求得扭转角即可求得扭矩。如图1所示,在直升机发动机传动轴的两端测量点1和2处分别安装一组分布规律相同的磁钢。当传动轴空载转动时,磁带上的磁钢也随之旋转,磁阻传感器的信号频率随轴转速而改变,测点1和2的信号之间的相位关系是一定的,并且此相位只与磁钢和磁阻传感器安装的相对位置有关,即初始相位角为一定值。当传动轴传递扭矩时,由于传动轴的扭转受力变形,测量点1和2处布置规律相同的磁钢产生了相对扭转角,使得两路信号的相位关系发生变化,此时求得的相位角为,那么相对扭转角,而转矩T与由式(2)确定。3系统硬件电路设计ARM是目前嵌入式领域应用最广泛的RISC微处理器结构,以其低本钱...
