一种飞机座舱压力控制半物仿真测试系统及测试方法与流程

本发明属于航空座舱压力控制，尤其涉及一种飞机座舱压力控制半物仿真测试系统及测试方法。

背景技术：

1、飞机座舱压力控制系统是飞机环境控制系统的重要组成部分，其一般由座舱压力控制器、排气活门、座舱压力控制面板等组成，主要功能是座舱压力控制器接收座舱压力控制面板的指令，按照预先确定的压力制度自动地控制排气活门的开度(调节飞机座舱的排气量)，从而调节座舱压力及座舱压力变化率，进而保证在飞机的飞行高度包线内满足乘员的人体生理机能的需求及飞机结构的安全。

2、为了验证飞机座舱压力控制系统的功能和性能，需要搭建专用的测试系统对其进行测试。传统座舱压力控制系统的测试系统(以下简称传统测试系统)一般由全实物的组件构成，主体上分为座舱供气部分，座舱本体部分，大气环境模拟部分以及测控部分。座舱供气部分一般由大功率空压机实现，座舱本体由大型压力容器实现，大气环境模拟部分由压力容器附加大型真空泵组实现，测控部分一般由计算机附加传感器等实现。此测试系统规模庞大，建设周期长，建设成本高昂，而且由于空压机和真空泵组总功率在1000kw的量级，空压机和真空泵组还需定期维护，故其使用成本也很高昂。此外，传统测试系统还存在以下问题：

3、1)由于组成传统测试系统的各个组件参数(比如模拟座舱的容器的容积)

4、较为固定，故其灵活性较差，能模拟的飞机种类有限；

5、2)空压机和真空泵等主要设备的排量等能力较为有限，运行时还要考虑安全性，所以能够模拟的飞机飞行工况也较为有限；

6、3)由于为全实物的测试，测试准备时间较长，测试效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提出一种飞机座舱压力控制半物理仿真测试系统(以下简称仿真测试系统)，替代传统座舱压力控制系统的测试系统，达到降低建设和运行成本，扩大测试范围以及提高测试效率的目的。

2、此仿真测试系统的主要组件均采用“模型+计算机+接口设备”的形式实现，由于模型的参数范围很宽，所以灵活性很高；由于主要设备为计算机，所以其建造和运行成本很低。其能够显著解决传统座舱压力控制系统的测试系统存在的问题。

3、技术方案：本发明一方面提出了一种飞机座舱压力控制半物仿真测试系统，所述测试系统包括人机交互计算机、仿真计算机、接口设备、程控气源a、程控气源b、视景系统；所述仿真计算机上至少还搭建有大气高度气压模型、座舱供气模型、排气活门模型、座舱模型；

4、运行在仿真计算机上的大气高度气压模型接收人机交互计算机上飞机包线设置界面发送的飞机垂直速度以及座舱压力控制器发送的起飞机场高度信号，实时计算飞机的当前高度，并转换为压力数据，通过接口设备发送给程控气源b，产生对应飞机飞行高度下的气压信号，并输出给座舱压力控制器；

5、运行在仿真计算机上的座舱供气模型接收人机交互计算机上飞机包线设置界面、辅助信号界面以及模型配置界面发送的飞机供气信号、节流信号、供气量设置信号，实时计算飞机的供气量输出给座舱模型；

6、运行在仿真计算机上的排气活门模型接收人机交互计算机上模型配置界面发送的排气活门类型、口径、流阻信号并通过接口设备接收座舱压力控制器发送的排气活门开度、大气压力信号，实时计算飞机的排气量输出给座舱模型；

7、运行在仿真计算机上的座舱模型接收人机交互计算机上模型配置界面发送的座舱容量、泄露量等信号，并结合座舱供气模型输出的飞机座舱供气量以及排气活门模型输出的飞机座舱排气量实时计算飞机的座舱压力，并通过接口设备发送给程控气源a，产生座舱压力的气压信号，并输出给座舱压力控制器；

8、座舱压力控制器通过自带的大气压力传感器和座舱压力传感器接收程控气源a和程控气源b发送的座舱压力及大气压力气压信号，同时采集座舱压力控制面板的控制信号，接收仿真计算机发送的轮载等信号，并按照预先确定的压力制度自动地控制排气活门的开度，同时把座舱压力控制系统状态及故障信息通过接口设备传回给仿真计算机；

9、仿真计算机通过接口设备将交互计算机发送的飞机飞行状态信息、座舱压力控制器发送的状态及故障信息发送给视景系统进行显示。

10、进一步的，座舱压力控制器获取当前时刻大气压力信号和座舱压力信号，根据预设压力制度向排气活门发出动作信号，控制排气活门转动以调节其开度，进而调节座舱的排气量；控制仿真计算机座舱的空气流量，使得座舱压力和压力变化率满足预设压力制度。

11、进一步的，所述仿真计算机运行大气高度模型、座舱供气模型、座舱模型、排气活门模型，用于模拟大气环境、座舱供气、座舱、座舱排气。

12、进一步的，所述人机交互计算机与仿真计算机通过通信线缆连接，用于传递垂直速度、供气量、座舱容积、轮载信号、排气活门口径信号。

13、进一步的，所述仿真计算机与接口设备通过高速通信总线相连。

14、进一步的，所述视景系统通过接口设备与仿真计算机连接，所述视景系统用于接收并显示大气高度、座舱高度、着陆机场高度、起飞机场高度、供气量、活门开度、故障信号这些飞机飞行状态信息以及座舱压力控制系统的状态及故障信息。

15、进一步的，所述接口设备与座舱压力控制器连接，所述接口设备向所述的座舱压力控制器舱门发送舱门锁紧、轮载信号；所述座舱压力控制器通过接口设备向所述的仿真计算机反馈座舱高度、座舱余压、排气活门开度、着陆机场高度信息。

16、进一步的，所述排气活门与座舱压力控制器连接，所述的排气活门接受所述的座舱压力控制器发出的动作指令，并向控制器反馈排气活门的位置信息、全开/全关信号。

17、进一步的，所述程控气源a控制接口通过接口设备与仿真计算机连接，气路接口与座舱压力传感器连接，所述座舱压力传感器为座舱压力控制器的内部组件，用于感受程控气源a发出的压力。

18、进一步的，所述程控气源b控制接口通过接口设备与仿真计算机连接，气路接口与大气压力传感器连接，所述大气压力传感器为座舱压力控制器的内部组件，用于感受程控气源b发出的压力。

19、进一步的，所述座舱控制面板与座舱压力控制器连接，用于设置起飞机场高度、着陆机场高度、设置手动/自动工作模式。

20、本发明另一方面还提出了，一种飞机座舱压力控制半物仿真测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

21、步骤s1、将座舱压力控制器使用线缆通过接口设备连接至仿真计算机上；

22、步骤s2、将排气活门使用线缆连接至座舱压力控制器上；

23、步骤s3、将座舱压力控制面板使用线缆连接至座舱压力控制器上；

24、步骤s4、分别给人机交互计算机、仿真计算机、接口设备、视景系统以及程控气源a和程控气源b上电；

25、步骤s5、在人机交互计算机上选择要运行的测试场景；

26、步骤s6、仿真计算机根据测试场景加载要运行的仿真模型；

27、步骤s7、在人机交互计算机上通过各界面进行模型参数及飞行包线等进行设置，设置完成后启动仿真测试；

28、步骤s8、在人机交互计算机上通过飞行包线设置界面根据需要动态调整供气量、垂直速度等飞行参数，并通过视景系统观察座舱压力控制系统的运行情况；

29、步骤s9、待测试完成后，根据需要选取数据并生成测试报告；

30、步骤s10、各设备下电，并断开座舱压力控制系统与仿真测试系统的连接。

31、本发明的技术效果主要体现在以下几个方面：

32、1.本发明所述仿真测试系统采用计算机来模拟，模型参数的范围很宽，灵活性很高，功耗很低，建造和运行成本很低，能够显著解决传统座舱压力控制系统的测试系统存在的问题；

33、2.本发明所述仿真测试系统通过电接口以及气路接口即可连接被测试系统，无需其它试验准备，所以部署较快；测试试验过程中飞机的飞行状态等可以直接复位到初始状态，测试效率很高；

34、3.本发明所述仿真测试系统采用程控气源，可以直接给座舱压力控制器提供真实的气压信号，解决了其它仿真系统必须通过数字信号传递导致的必须修改座舱压力控制器代码的问题，保证了测试环境下与飞机真实环境下代码的一致性，测试结果的可信度更高；

35、4.本发明所述仿真测试系统由于仿真计算机及接口设备的通用性，可以在真实产品开发的原型阶段开发出座舱压力控制器模型、座舱压力控制面板模型等并运行于仿真计算机上进行测试，提前发现设计缺陷，降低迭代次数，提高研发效率，缩短研发周期。