一種機載導航產品工程試驗車的設計

劉祥水，趙桂芳，尹進軍

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

慣性導航產品由于其特有的優點廣泛應用于各種飛機，但由于其自身的結構特點，故障率一直很高，修理單位在維修時均會進行多項試驗，驗證其性能。然而，在修理單位的實驗室能夠進行的均是靜態試驗，慣性導航產品在空中運動的故障是很難復現的，為了解決對修理后的慣性導航產品進行動態性能測試的問題，需要設計一種動態的實驗平臺，能夠拉載導航產品進行運動，驗證產品的動態性能。在現有的條件下，將具有足夠空間的車輛改裝成試驗車，搭載獨立設計的試驗測試系統，即可完成上述任務，本文就是設計了一種機載導航產品工程試驗車的方案。

1 試驗車的功能

工程試驗車是為修理后的慣性導航產品進行動態試驗的專用配套設備，其應具有如下功能：

（1）工程試驗車能夠具有獨立的電源系統，能夠獨立地向測試系統提供電源，同時，根據產品的需要能夠提供慣性導航產品所需的交流、直流電源。

（2）工程試驗車搭載的測試系統能向慣導系統供電，對慣導供電電源進行控制、監視和保護。

（3）搭載的測試系統能通過419 總線對系統輸出的試驗數據進行自動采集、顯示和存儲。

（4）按照導航產品的試驗要求，對采集的數據進行分離、計算。

（5）搭載的測試系統具有導航產品不同工作模式的切換功能，軟件具有簡單良好的人機交互接口。

2 試驗車的組成

根據工程試驗車的功能需求和導航產品的測試需求，工程車主要包含有下列硬件：

（1）足夠空間的運載車輛。根據市場上現有車輛的情況和試驗車的需求，選定依維柯NJK5047 型車，并將進行改裝。

（2）慣性導航產品的專用測試系統。實驗室的專用測試系統采用立式機柜，將測試設備所需的穩壓電源、各類控制臺、顯示器、計算機等設備安裝于一體。在試驗車上沒有足夠的空間安裝較大的機柜、工控機和各類控制設備，需要對各類設備進行小型化的設計。

（3）獨立的電源系統，同時，在車輛行進中能夠自動充電。實驗室的專用測試系統采用的市電和中頻穩壓電源供電，是不間斷的電源。工程試驗車必須重新設計電源系統，能夠利用汽車的發動機進行充電，保持持續的電量。

（4）其他系統。慣性導航產品在試驗過程中需要冷卻，需要設計冷卻用的供風系統；需要設計具有一定減震性能的安裝支架和連接供電系統、天線回路的試驗電纜等組件。

3 試驗車的布局設計

根據車輛的特點，將其駕駛室后的座位全部拆除，用于安裝專用測試設備、實驗員用座椅、電源控制箱、產品安裝支架等，改裝后的車輛布局圖如圖1 所示。

圖1 工程車平面圖

車內分為三段：駕駛室，測量控制室，慣導安裝室。各功能分室的設計方案：

3.1 駕駛室

駕駛室乘員3 人，左右側開門；駕駛室和測量控制艙之間有隔斷；駕駛室和和測量控制艙之間隔斷，上面有透明玻璃窗，并開有合適玻璃窗，便于駕駛員和試驗員交流信息，沒有門通道。

3.2 測量控制室

測量控制室內安裝有慣性導航產品的控制系統、數據采集與處理系統、帶旋轉座椅等。測量控制室的兩側有市電220V、50Hz 插座，便于維修和常規儀器的使用。測量控制室右側有側門，是試驗員上下通道。測量控制艙后部有通道門，便于人員行走，對儀器設備檢查。測量控制室的頂端有頂置空調，當車輛停下來后，采用市電供電制熱和制冷使用。當車輛運動時，有車載制冷空調，其冷卻風道在測量控制室的兩側上方。車輛制熱風機安裝在測量控制室左側下方，車輛運動時由熱風機供熱?？照{裝置在車輛頂端，頂部有頂置空調和GPS 天線及護罩，車輛頂部也有不銹鋼護欄及上下爬梯。圖2 是工程車側視圖。

圖2 工程車側視圖

3.3 慣導安裝室

圖3 是工程車后視圖，在后部有一個左右對開門，左右對開門打開后有一鎖緊裝置，對開門也是慣導安裝時主要通道，如圖3 所示。需要注意的是，左側對開門未鎖緊時，右側對開門不準關上，否則，對開門在打開時有可能損壞。只有在左側對開門關上并鎖緊后，右側對開門才能關上。

圖3 工程車后視圖

4 試驗車測試系統設計

圖4 慣導車載測試系統組成方框圖

為盡量提高利用率，對工程試驗車設計了2 套配置完全相同的測試系統，其構成有控制臺、控制面板、計算機、蓄電池組、充電器、逆變器、固定在車體上的機柜，風扇、GPS 接收天線等。慣導車載測試系統組成方框圖如圖4。

試驗車的慣性導航產品的專用測試系統采用研華APK-3500P 無風扇嵌入式工控機，加裝419 數據采集卡用于采集慣性導航產品的輸出數字量，由大鋁板和減震支架組成的慣導安裝平臺用于安裝慣性導航產品，由控制柜A、B 組成的慣性導航產品測量和電源控制組件，由操縱臺上A、B 控制面板和計算機系統組成的慣導測量系統控制面板用于對慣性導航產品的狀態控制，車頂安裝有GPS 接收天線由于接受GPS 信號，車輛二發充電系統用于在車輛行進過程中對車載電池組進行充電。在安裝支架上裝有通風風扇，用于在慣性導航產品工作時進行通風冷卻。

每套供電系統的蓄電池采用湯淺四塊UXH200 型串聯而成，額定輸出電壓為24VDC，容量是200AH，全部充滿電后能為慣導產品提供2 小時以上電量。當蓄電池組輸出電壓降到21VDC 以下或電量指示器低于倒數第二格時，利用全自動充電器進行充電，同時，在車輛行進過程中采用蓄電池加二發組合供電方式，當負載所需要電能大于二發供電能力時，蓄電池組補充電量給系統負載。當負載所需要電能小于二發供電能力時，由二發輸出電能給系統負載，這個過程是自動進行的，系統多余的電能給蓄電池組充電。

5 結語

工程試驗車不僅可以在不同的地點對產品進行機動測試，提高保障能力，還可以在行進中測試產品的性能，尤其是動態性能，在一定程度上提高了飛機飛行過程中慣性導航產品故障的復現率，在慣性導航產品的維修單位，工程試驗車具有很高的使用價值。