Назначение системы

Система предназначена для измерения веса и положения центра тяжести самолета во время стоянки, а также сохранения, передачи и отображения соответствующей информации.

Принцип действия

В отличие от всех известных отечественных и зарубежных систем весоизмерения и балансировки (Weight and Balance System – WBS), основанных на измерении упругих деформаций (тензометрия) в несущих элементах шасси самолета, принцип действия разрабатываемой системы основан на измерении величины внутренних упругих напряжений в этих элементах с помощью магнитного эффекта Баркгаузена. Этот эффект заключается в том, что процесс намагничивания ферромагнитных материалов, вследствие их доменной структуры является скачкообразным. Процесс намагничивания представляет собой суперпозицию большого количества малых по амплитуде единичных скачков, генерируемых в процессе скачкообразного смещения стенок магнитных доменов, вызываемого приложенным извне магнитным полем. В этом случае при помещении вблизи ферромагнитного материала приёмной катушки индуктивности (феррозонда), в ней будет индуцироваться шумоподобный сигнал, получивший название шум Баркгаузена. Наличие упругих внутренних напряжений, их величина и характер распределения, оказывающие влияние на то, каким образом домены определяют для себя ось лёгкого намагничивания и как они ориентируются по отношению друг к другу, определяют интенсивность генерируемого шума Баркгаузена, т.е. амплитуда магнитного шума зависит от приложенной нагрузки.

Предпосылки для разработки

Успешное выполнение международного проекта «Коперник» (Исследование, разработка и изготовление прототипа современной системы, основанной на эффекте Баркгаузена, для измерения веса и баланса аэробусов А-310 и А-340) совместно с компаниями Daimler Chrysler Aerospace Airbus (Германия) и British Aerospace (Великобритания).

Функциональные возможности системы

• Измерение общего веса самолета.
• Измерение нагрузки на каждое шасси в отдельности.
• Расчет положения центра тяжести самолета.
• Измерение текущей температуры опорной балки шасси.
• Автоматическая установка нуля показаний нагрузки на шасси в полете.
• Компенсация влияния окружающей температуры на точность измерений.
• Компенсация влияния боковых и других побочных нагрузок на самолет во время измерения (например, ветра, наезда колесом на препятствие и др.)

Все измеряемые величины отображаются на дисплее в кабине пилота и могут передаваться другими средствами телекоммуникаций, например, на пейджер и т.д. Работой системы управляет бортовой компьютер.

Оценка основных достижимых параметров системы

• Погрешность измерения веса, % по отношению к максимальной загрузке ±1;
• Погрешность измерения положения центра тяжести, % от средней аэродинамической хорды (САХ) ±2;
• Время измерения, с, не более 15;
• Вес системы, кг, не более 8;
• Система обеспечивает живучесть преобразователя в эксплуатационных условиях работы самолета (вибрации, ударные нагрузки, температура от -60°С до +70°С, электромагнитные поля, обледенение, пар, высокая влажность, и др.)

Состав системы

• Электронный блок
• Преобразователи (по два на каждое шасси)
• Автономный дисплей
• Компьютер

Условия калибровки системы

Лабораторная калибровка каждого преобразователя на специализированной установке и составление паспорта на преобразователь.

Проверка коэффициента температурного влияния преобразователя.

Окончательная калибровка системы на самолете с применением стандартных весоизмерительных систем (при пяти нагрузках). Нулевое значение загрузки устанавливается на снаряженном самолете (без топлива и груза).

Условия поверки системы

• Система поверяется метрологическими службами не реже одного раза в год.
• Во время каждого полета поверяется нулевое показание системы (автоматически).
• Перед каждым измерением автоматически осуществляется самотестирование системы на соответствие значений основных параметров штатным.
• Периодическая поверка системы производится с применением стандартных весоизмерительных систем (при двух - трех нагрузках).

Ориентировочные сроки выполнения этапов

1-й этап. Проведение исследований и разработка аппаратуры
1.1. Оценка напряженного состояния несущей балки шасси самолета и выбор мест крепления преобразователей. Корректировка и согласование ТЗ - 3 мес.
1.2. Разработка устройств крепления и защиты (УКЗ) преобразователей - 6 мес.

2-й этап. Изготовление аппаратуры, утверждение программы испытаний:
2.1. Изготовление комплекта преобразователей и УКЗ - 8 мес.
2.2. Составление программы лабораторных, стендовых и натурных испытаний системы - 3 мес.

3-й этап. Проведение испытаний и составление отчёта:
3.1. Лабораторные испытания и калибровка системы - 5 мес.
3.2. Стендовые испытания системы - 3 мес.
3.3. Установка системы на самолет и натурные испытания - 3 мес.
3.4. Составление отчета - 1 мес. Общий срок выполнения работ – 18 мес.