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专业志 >> 上海航空工业志 >> 第七章航空测控设备 >>


第三节 预研及攻关项目

       

一、JCJ-1型激光测角仪

80年代前,国内航空科研部门在飞机、导弹的模型吹风试验中,对模型姿态角只能静态测量,要获得模型在风洞试验时的真实角度,须对静态测角进行动态弹性修正,其误差较大。当时国外一般采用气泡计或过载传感器直接测量风洞试验模型的姿态角,测量精度不高,其传感器动态性能也差。如能直接、快速、精确地测量风洞试验模型姿态角的动态变化,将大大提高测试精度。

1985年1月,航空测控所科技人员对国内测量风洞试验模型姿态角的现状进行调研,并参考仅有的2篇激光测角仪的研制报告,开始研制激光测角仪。

在分析有关资料的过程中,科技人员认为,测角精度是关键,只有测角系统的测量精度高,测力系统、测流场系统的高精度才有意义。因此,在设计中主要考虑提高模型姿态角的测试精度。JCJ-1型激光测角仪不同于国外同类产品的设计,它是用旋转小透镜光调制器代替国外的旋转光栅调制器,既降低了成本,又提高了测试精度。输出光斑尺寸为3×(8~9)厘米的长方形光斑,激光束能量集中,保证测角范围和测量精度,对电路要求低,调整使用方便。而国外的测角仪输出光束光斑小,要有跟踪系统,要求高,难度大,价格高,使用不便。参考光信号取自调制光束,克服了电机转速飘动而带来的测量误差。而国外仪器的参考光信号取自电子振荡器,振荡频率飘移和电机转速不稳都会影响测量精度,并需用计算机对数据进行修正。

1987年9月,国产JCJ-1型激光测角仪问世。同年10月,样机在南京航空学院的低速风洞吹风试验中使用,评价是:仪器能快速实时跟踪和显示模型的动态角度变化,测量精度高,工作可靠,是一种先进的风洞模型角度测量仪器。1988年1月18日,在航空部科技局主持的鉴定会上,专家们一致认为:JCJ-1型激光测角仪应用激光干涉术、光束相位差测量、多透镜调制及电子计算机等先进技术,使测角范围、测量精度、角分辨率等多项性能指标达到80年代初国外同类仪器的水平,在国内属于填补空白的新型测角仪器。1990年获航空航天部“七五”期间航空优秀预研奖。

二、航空发动机振动监测和分析系统

航空涡桨、涡轴发动机通用规范中规定,在发动机研制过程中,必须测定压气机机匣、涡轮机机匣及其它重要内部结构的最大允许振动极限值,以供发动机工作状态点的加速度谱图。这项测试任务,过去采用速度或加速度传感器配以电子管毫伏表或指针式测振仪,通过表头指示振动总量的峰值,由人工读数记录。由于记录的数据量少、准确性差,以致在设备和试验件发生故障时很难分析出故障原因,严重影响发动机的研制工作。为改变测试技术的现状,1989年10月,航空部科学技术研究院测控处和发动机总公司联合在航空测控所召开航空发动机测试技术“八五”预研规划讨论会。1990年初,院测控处向航空测控所下达“航空发动机振动监测与分析系统”预研项目。

航空测控所课题组在详细研究和分析国内外同类产品的性能、特点后,制定研制方案。系统的多通道振动监测部分采用双CPU并行工作方式进行控制与管理,1个CPU负责多通道振动量的测试,另1个CPU专门负责打印输出,保证整个试验过程连续不断地监测;在振动分析部分采用以TMS320C25为核心与386微机系统构成主从并行信号处理系统,既保证较高的分析频率,又保证系统功能的可扩展性。在研制中,解决了高抗干扰能力的差分电荷放大、高性能抗混滤波器、20千赫带宽的实时数字滤波和多功能程控信号源等技术。在中国燃气轮机研究所的配合下,经过1年半工作,完成系统的样机研制和现场考核。

该系统可同时监测试车台和试验件16点稳态及瞬态振动量的加速度、速度及位移的峰值和有效值;可根据需要分别设置各监测点的“警告”和“危险”二级报警,自动记录发生在“危险”报警前后各监测点振动值的变化过程,为发动机试验提供安全保证。在分析功能方面,该系统能对振动信号的时域、频域和幅值域3方面进行自相关、互相关、功率谱、倒谱、相干函数、三维谱图和频率细化等20余种功能分析,为排除故障提供可靠依据。整个系统测量动态范围大,精度高,性能稳定可靠,达到80年代中后期国外同类产品水平。

三、二甲型红外观察仪

机载设备二甲型红外观察仪,是用于战斗机夜战的夜视观察仪器。1970年12月开始由三机部电光设备研究所设计,翌年初交573厂试制。

该仪器是一种光、电、机结合的精密设备,由红外接收器、电子放大器、光学显示器、伺服放大器、电源和连接电缆等6个部分组成,总重8公斤。为适合在各种恶劣气候条件下使用,对可靠性要求高,各部件的加工精度要求也很高。由于任务急,工厂光学车间组成一支有工艺员和工人参加的突击队,其它车间通力协作,全力以赴。

最为关键的部件是调制盘加工。其直径180毫米,厚度仅3毫米;两平面的平行度,平面度误差均在0.01毫米之内。在平面上还要切出4条0.15毫米宽的眉形槽用以通光。这几道工序精度和粗糙度要求都很高。特别是眉形槽的加工,经工艺员与工人研究,设计、制造专用夹具和用划线刻度切割的办法,经过30多次进刀才获得成功。聚光镜筒的检漏问题是自行设计土设备在例行试验中解决的。

第一批外交联式样机的完成只花3个月。在空军部队打靶后,又作了改型设计。1972年电光设备研究所和573厂共同研制新型号内交联式红外观察仪。通过在衢州、郑州打靶,最后选定外交联式设计定型。不久投入批量生产,并陆续安装在飞机上使用。1978年航定委通过鉴定,1979年获三机部科技成果一等奖。

四、射瞄-8型瞄准具

1965年以前,国产歼击机使用的射击瞄准具均为仿制产品。1965年,中国开始研制全天候歼击机,如仍沿用仿制的老瞄准具,就达不到飞机的战术指标。同年底,国防部航空研究院决定由该院五所和573厂联合研制歼击机瞄准具,后称“03”瞄准具。经厂、所共同议定,五所派出设计组到573厂现场设计,实行设计、工艺、加工三结合。1966年底试制出第一套样机,1967年10月又试制出第二批2套样机,1968年7月完成了改进的第三批3套样机。

由于“文化大革命”的原因,该型飞机的研制停顿了5年。1973年4月20日,三机部召开恢复研制全天候歼击机的协调会。会议明确由573厂承担瞄准具小批量生产,批量增大后由西安有关工厂作为第二生产点。1973年5月,航空研究院正式下达任务。作为非标准设备、仪器单件试制的573厂,要立即投入小批量生产确有不少困难。工厂成立瞄准具领导小组,具体负责此项任务。

该瞄准具与仿制产品“射瞄-3”相比,具有稳环时间短、精度高、陀螺抗振性和可靠性好、光环亮、反映快且变化柔和等优点,基本上达到原定的战术指标。1976年6月由航定委组织鉴定,8月20日批准定型,命名为“射瞄-8型”瞄准具。

随着歼击机的改进,空军对射瞄-8型瞄准具提出改型要求。其中光学显示器改动幅度较大。为提高光环亮度,改变了光环的传动机构。在研制过程中,由于204雷达提供较晚,又因尺寸变化,仪表板上方空间放不下瞄准具和雷达显示屏。后决定重新设计光学显示器组件。根据研究所的改型图纸,1978年573厂试制出03A型产品5台。此项产品获1978年全国科学大会奖。1980年,研究所又对瞄准具改型设计,573厂于1981年试制出03B型产品5台。1982年生产03C型产品10台,作为定型样机。

1982年5月,使用单位军代表因03C瞄准具光学显示器光环有杂像、呈彩色、亮度不够、光环易卡滞和抖动等问题停止验收。573厂针对光学显示器组件的质量问题,立即成立03C攻关领导小组组织攻关。对光环机构的工艺再行革新,提高光点规整度;改进导电膜气态熏镀设备,改进工艺,使合格率大幅度上升;对光环机械低温卡滞问题,组织专题质量小组,采用数理统计方法,试验分析,查明设计、工艺上存在的问题,在传动链的各关键部位确定控制数据,并增加例行试验前的预测试,终于解决了技术难题。1982年11月30日,航定委批准03C瞄准具定型,并命名为“射瞄-8甲型”。1983年3月,空军工程部订货部派军代表验收。1983~1985年,573厂为歼击机的新机配套和“老03”瞄准具的更换又生产一批03C瞄准具。03、03C瞄准具从最初研制到正式投入生产,前后历时17年。



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