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第二十四章 开始试制 齐头并进

工业心脏 长风浪xo 2200 2019.06.27 07:36

  209的四人和三位指导老师,找了一个空会议室,就开始了第一次工作会议。由于几人都对航模项目有很深刻的认识,不长的时间里,就决定兵分三组。黄恒和陈东风为第一组,负责试制航模核心机,并进行相关实验;李杰和唐昌宏第二组,负责试制航模整机,并进行风洞实验;杨光与杨辉、杨韦三人为第三组,负责搭建各个控制系统,并进行相关测试。三组每周开一次协调会议,相互通报进度。

  第一组、第二组的试制离不开校工厂的帮助,而就加工难度而言第一组的核心机要比第二组的外形结构要复杂很多,精度要求也高。在黄院长和季校长的协调下,校工厂抽出了一组人进行配合。

  工人们在加工陈东风设计的涡轮叶片时候犯了难,负责加工的就是带陈东风实习的万师傅。陈东风开始设计的是空心叶片,迎焰面设有多排气孔,而且气孔出气角度各有不同。要知道涡轮空心的涡轮叶片只有几个毫米的厚度,要想设计出出气角度,叶片内部气孔位置就要增加厚度。原本陈东风设计的是两面组合的(因为现在的三轴根本不能进行曲面内部的加工),但是试制出来后由于气密性和稳定性(离心力过大)的问题并不能实际使用。

  如果涡轮叶面不能有一层稳定的气膜,那叶片的冷却就会成大问题,可能没几个小时就要氧化甚至断裂。采用特殊合金的话代价又太大了,而且汽油的燃烧温度已经是比较低的燃料了,再低的也不适合航模使用。

  黄恒在开始的审核建议里面就提到这个问题,他是建议采用特殊合金的。但是在陈东风想要先做做看他设计的涡轮叶片,而且加工也便宜,他就没有坚持。现在看来,是要他来给陈东风下决心了。他建议先把核心机搭建出来,价格问题以后再考虑。陈东风也没办法,想了想说:“黄老师,我想这样,先按你说的来做,空心涡轮叶片的加工方法我要再思考下。”

  就这样核心机的试制在一番波折后顺利的进行了下来,大约一周后,在万师傅的带领下,两个工人开始了第一次组装。由于是单转子发动机,构件并不复杂,在做完一些列的动平衡测试、气密性测试就基本完成了。再加上核心机的滑油系统和燃料喷嘴装置,这台核心机就可以开始点火测试了。

  唐昌宏和李杰那组没有这么快进入零件加工状态,他们要在原有的基础上再把航模的结构质量降下来。原本唐昌宏选用的是5系的镁铝合金,5系合金的特点是以镁为主,耐耐性能好,焊接性能好,疲劳强度好,不可热处理强化,只能冷加工提高强度。

  李杰认为5系的镁铝合金不如7系的锌铝合金好,7系主要特点是以锌为主,但有时也要少量添加了镁、铜。其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度,焊接性能好,还可以可热处理强化。

  尽管价格稍微高一点,但也不是不可以接受,两系铝合金在同等的刚、强度下,可以把飞机结构和起落架的重量减少上至少15%以上。唐昌辉仔细计算了后,也认为这是个好建议,所以两人先合力把航模的外形结构和结构的刚、强度分析再做了一次,由于有上次的基础和经验,所以做的特别快,不到一周2人已经完成了所有的设计工作。

  在校工厂师傅的协调帮助下,慢慢的也把各个零部件加工了出来,由于加工难度不大,基本上都是普通的机械车床帮忙加工的,所有也没有和陈东风那组争夺数控机床的使用权。

  也在过了一周后零部件加工完成,开始了机身骨架的焊接工作,当然不是整体焊死的,在预留给控制系统和发动机的空间位置都是有活动的结构,以方便安装、拆卸和维修。再给整体航模来一层金属蒙皮(当然是最轻的铝)之后,就可以拿去学校的实验室风洞里面测试了。

  进度比较缓慢的是杨辉、杨韦和杨光的三杨组,主要问题在的控制系统的设计上,前文有提到,杨辉和陈东风开始设想的三个控制系统两两相互通讯来达到一个伪冗余的目的。阳光在得知他们的这个想法后,比较支持这个冗余系统。理由很简单,一是电磁干扰问题会导致信号收发受到异常,而导致延时;二是现在的国产仿制芯片并不是特别可靠,无故障时间很低(100小时左右),这会影响到航模的控制。他甚至还想把执行机构搞冗余结构,但是最终考虑的重量问题不得不取消了。

  他们设想的这个冗余结构,是通过为控制系统添加多重资源(硬件和软件)并通过合理的管理,从而提高系统的可靠性,从而保证航模飞行的安全和特技飞行任务的能力。

  他们的这个冗余系统目的就是在控制系统中的某个模块出现故障的时候,可以自动的进行补救。例如飞机控制的芯片不能接收信号了,那就要把发动机控制系统接收到的信号传输过去,再比如可能左侧机翼不能正常打开,那右侧机翼就要相应的运动到合理位置来保持飞行的平衡。所以这就要求他们要增加监控系统,把执行机构的状态一一监控。在项目会议上,提出来后,7人分析后,认为这套冗余系统是必要的。

  系统的硬件搭建不是很复杂,但是软件的编写就涉及到很多的决策、判断了。由于大家都没有经验,只好先设计处大体的逻辑框架,在和众人在讨论后完善冗余控制策略。

  他们是打算在每个芯片中都设计一个冗余控制管理功能模块接收到来自各通道(传感器、电动执行机构、飞机结构)的状态后,将对其故障类型进行分级。按照故障影响的严重程度,可将故障分为两类:一级故障,后果严重,导致飞控该通道完全不能继续持续工作,必须重启该通道,如果不能恢复,就要开始紧急迫降。二级故障,影响在控制范围内,可以通过交叉控制链路的数据加以消除,此时冗余控制管理功能模块需全面考虑另外通道的状态。冗余控制管理功能模块的通道切换动作也不仅仅以当前通道的状态为触发条件,而是综合考虑全系统各通道的具体状态,从而决定是否有必要切换当前控制通道。

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