森瑟传感器在战斗机弹射座椅上的应用

首先，从百科找到了弹射座椅的定义：弹射座椅（Ejection seat）是飞行员用的座椅，在飞机遇难时依靠座椅下的动力装置将飞行员弹射出机舱，然后张开降落伞使飞行员安全降落的座椅型救生装置。弹射椅由德国人于第二次世界大战时所发明。弹射椅初采用压缩空气作弹射动力，但发展气密保持技术的困难和动力不足都让此类“0代弹射椅"终告失败。及后科学家利用火箭动力，成功研发“1代弹射椅"。及至现代，弹射椅已为全自动程序装置，飞行员只要拉动弹射手柄，从座椅弹出至乘降落伞着陆全都会按程序自动完成。

那么，按照弹射座椅的产品属于要求，该文结合弹射座配套的试验系统，利用测试系统随同座持弹射出去的存储测试方法，设计了对弹射筒的主要验收指标，加速度峰值、离轨速度等进行检验的测试系统弹射试验证实该系统工作可靠，在完成既定功能的前提下比原系统具有体积小、结构简单、易于操作等优点，该测试系统的研制对于飞机座持弹射筒的产品设计与质量检验均具有指导意义和实际应用价值,并在实践中得到了应用.

在飞机特别是战斗机中，机组人员的生命至关重要遇到危险时 ,在紧急情况下利用座椅弹射装置将人员与座椅一起弹射出机舱 可实现危险情况下迅速脱离飞机保障生命安全座椅弹射装置中弹射筒的工作参数很重要弹射筒利用将弹射筒的机械锁炸开，在爆炸气体的推力下将座椅连同乘员沿导轨推出，在座椅被推出的过程中主要有两方面要求过载要小，否则乘员无法承受速度要快，否则会危及生命在座椅弹射装置安装前，要对座椅弹射筒进行的弹射试验，保障弹射筒达到指标要求对弹射筒的检验在模拟飞机座椅的试验架上进行，主要测试指标包括过载值及峰值时间和座椅弹射时脱离轨道的离轨速度(应用830-50-3加速度传感器),座椅上人员的振动冲击测试(890三轴座椅加速度传感器)、人员在座椅上的受力后安全带拉伸的位移情况(D211-2000安全带位移传感器)以及安全带对人员的收紧程度(D211-2000安全带位移传感器)及其它等等。

为完成对弹射筒的检验 采用模拟弹射的方法 模拟弹射试验架主要包括导轨模拟座椅及配重、击发发火机构、回收系统等使用的测试系统采用硬线测试技术 ,传感器为波纹管传感器 ,离轨信号采用导轨上的机械触点开关 ,离轨速度通过标高塔和照像枪测试经换算得到数据记录采用光敏记录示波器与纸带记录该系统主要不足每次测试前需对传感器静态标定次试验 间要重新连接拉断的信号线 试验后处理要手工测量记录曲线整个试验过程较复杂,费时费力。

本文介绍了一种用于弹射筒试验的存储测试系统在保障测试功能前提下，简化了试验与数据处理过程 ,提高了测试精度，达到了较理想的效果.并且推荐了相关传感器在此测试系统中的应用,系统关健技术及其实现

（1）传感器选择

传感器关系到系统的测试精度 根据测试要求 ,本系统主要测试弹射筒发射后座椅在导轨上的加速运动方程 ,属于低频信号 加速度 曲线类似于火炮发射时的膛压曲线 ,但作用时间为秒级为避免机械振动 、电磁干扰的影响 ,传感器频带选择为0～30HZ。 根据弹射座椅的加速度峰值 ,加速度传感器量程选择为（士10G；士25G；士50G；士100G），（839-50-3加速度传感器是专门为此应用设计的）。假人座椅上座垫位置本系统推荐使用 890 三轴座椅加速度传感器；假人身的加速度传感器本测试系统推荐819-50-3单轴加速度传感器；假人身上的安全带拉出量测试建议使用D211-2000安全带位移传感器。由于传感器需与座椅一同弹射出去 ,必须要有一定的抗冲击能力综合以上要求，而且要有很高的过载能力,系统设计中选用低频性能较好的、抗过载能、能够测量高可靠，高精确度的压阻式传感器。

（2）控制电路设计

控制电路中根据传感器的灵敏度和测试系统的 输人电压范围进行信号放大电路的放大倍数设计 滤波设计根据测试信号要求 为了能够对低频信号反应 而对高频电磁 机械振动抗干扰 ,在设计中采用数字滤波器 ,将系统的频带设计为低通滤波 ,上限截止频率选为40HZ。信号触发方式采用 内触发模式 根据模拟弹射击发时引起 的振动触发信号 保障采集 的正常适时触发 触发电平设计可根据测试范围在测试前通过数据处理模块进行通讯设定。此系统如不想自己开发测试，建议使用IN-3062便携式网络分布式云智慧采集在线数采分析仪。

（3）数据处理模块软件设计

数据处理模块设计是以软件为核心设计的 用 高级语言开发 了处理软件 ,通过计算机 串口与存储测试模块进行通讯 主要功能包括 参数设置 、初始化设置 、回读控制 、显示控制 、计算 、存储等

（4）电源选择

存储测试模块 中为3～5V供电 为了使用 中电源获取与更换都比较方便 ,设计中选用 2节1.5 的5号电池 ,电路经 电源芯片进行变压后为传感器及测试系统供电

试验测试

试验前将存储测试模块通过螺钉紧固于被弹射的座椅上 ,尽量靠近座椅重心 通过通讯接口进行参数设置和初始化 ,发射后进行测试与数据存储 ,最后通过通讯口将记录数据传人计算机 数据处理模块进行处理 、显示 和检验。

在一般战斗机中 ,共有2种座椅弹射装置 ,即上弹和下弹 上弹座椅位于主驾驶位 ,弹射时沿轨道向上飞离飞机 下弹座椅位于炮手位 ,弹射时沿轨道 向下飞离飞机研究中将设计的测试系统分别进行 了弹射筒的上弹与下弹试验 ,存储系统记录了座椅连同配重从底火被击发开始至飞离轨道的全过程加速度数据并可显示加速度曲线。

上图为某次上弹试验测试得到的座椅加速度曲线，下弹试验测试得到的座椅加速度曲线根据记录的数据 ,通过数据处理模块 的处理 ,就可分析所测试的参数是否符合座椅弹射筒的设计指标.

测试精度分析

影响该系统测试精度的主要 因素有 座椅三轴加速度传感器、安全带拉力传感器、安全带位移传感器 的精度 采集系统 的采样频率 离轨速度测试中的计算误差本系统采用压阻式高精度传感器 ,经过静 、动态标定可满足测试精度要求 测试 系统采样频率为 ,所测加速过程引起的误差可忽略不计,对于离轨速度的测试 ,由于采用理论计算的方法 ,经过加速度积分计算得到的离轨速度存在误差 ,特别是加速度信号经过低通滤波处理后 ,计算得到的离轨速度 比实际值偏低 因此会导致产品检验中将不合格产品误检为合格 经过实测离轨速度得到偏差值 ,通过数据处理模块的软件修正 ,该问题得到了妥善解决。另外 ,本测试系统传感器与信号处理电路及数据存储器高度集成 ,提高了系统的稳定性和抗力 经过与原测试系统的比较 ,本系统 的测试功能*可 以满足检验要求 ,测试精度更高，测试结果也将更加准确。

结论

经过试验测试 ,设计的系统*可以满足座椅弹射筒的试验测试要求 ,可以记录整个弹射过程的加速度信号 ,记录的加速度采用12位AD转换 ,精度较高 ,进行回读处理后可方便计算和显示所需测试指标 目前该系统己应用于某型飞机的座椅弹射试验中 ,得到了较好的试验效果 ,提高了试验效率。在此特别推荐如下在本系统中应用的各个型号传感器及详细说明：

Senther 830&839 特殊设计于座椅导轨高精度三轴加速度传感器(主要应用型号：839-50-3；839-20-3；830-50-9；830-20-9)

Senther 819- 特殊设计假人身上各个位移置高精度单轴加速度传感器(主要应用型号：819-50-3；819-10-3)

Senther 817- 特殊设计假人身上各个位移置高精度单轴阻尼加速度传感器(主要应用型号：817-50-3；817-200-3)

Senther D211-2000 特殊设计假人安全带拉出量位移传感器

Senther 890- 座椅静态三轴加速速度传感器

Senther 790A- 座椅动态三轴加速度传感器

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