基于PC104的航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)研究[圖]

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)高、低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、滑油壓力、燃油壓力和排氣溫度等技術(shù)參數(shù)。本文介紹了基于PC104的航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)、功能、結(jié)構(gòu)組成和工作原理。針對(duì)系統(tǒng)的主要檢測(cè)項(xiàng)目，討論了系統(tǒng)的檢測(cè)電路設(shè)計(jì)。

0 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的核心部件，是飛機(jī)的動(dòng)力源。航空發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)質(zhì)量直接影響飛機(jī)使用情況，甚至影響到飛機(jī)的飛行安全。航空發(fā)動(dòng)機(jī)在壽命期內(nèi)，為了保證飛行安全，按規(guī)定必須要定期對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試車，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能的好壞。飛機(jī)座艙內(nèi)有顯示試車參數(shù)的指針式儀表，但觀察不方便、精度不高、人為誤差較大，且機(jī)務(wù)人員反映，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)試車時(shí)，需要記錄大量的參數(shù)，尤其發(fā)動(dòng)機(jī)故障試車時(shí)，還需對(duì)試車數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使試車時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)記錄、分析處理很不方便。這些缺點(diǎn)與現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)要求已非常不適應(yīng)，不能滿足外場(chǎng)的維護(hù)要求。本試車參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)基于PC104總線技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)、顯示、存儲(chǔ)和打印發(fā)動(dòng)機(jī)試車過(guò)程中的主要技術(shù)參數(shù)，從而使機(jī)務(wù)人員能夠準(zhǔn)確地分析、判斷和排除發(fā)動(dòng)機(jī)故障，提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用可靠性。同時(shí)可大大縮短維修時(shí)間，節(jié)約人力、物力，使發(fā)動(dòng)機(jī)的維修更加科學(xué)、更有針對(duì)性。

1 設(shè)計(jì)的立足點(diǎn)

1.1 保證可靠性

系統(tǒng)研制中始終注重其可靠性和安全性。對(duì)外購(gòu)器材，向供應(yīng)方提出所供產(chǎn)品必須滿足GJB標(biāo)準(zhǔn)的可靠性要求，供應(yīng)方提供完整的產(chǎn)品合格證書(shū)、使用維護(hù)說(shuō)明等文檔材料，并簽定承包合同，以確保外購(gòu)器材的可靠性。軟硬件設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范和可靠性大綱進(jìn)行，采用電磁隔離傳感器，傳感器的信號(hào)輸入與輸出端和電源都是隔離的，沒(méi)有任何電路加入到飛機(jī)上的儀表中，原有的儀表可以正常工作。當(dāng)系統(tǒng)和飛機(jī)連接好后，即使試車儀沒(méi)有工作或沒(méi)有正常工作，飛機(jī)上原有的儀表都能正常工作。

1.2 保證可操作性

系統(tǒng)研制中采用以人為本的設(shè)計(jì)思想，充分考慮到機(jī)務(wù)人員的使用要求，智能化程度高、人機(jī)界面好、操作簡(jiǎn)單、使用方便，具有良好的可操作性。

1.3 保證互換性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分考慮到元器件的互換性，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、通用性好的元器件，對(duì)于軍品盡量選用航空產(chǎn)品，保證設(shè)備具有良好的互換性，便于機(jī)務(wù)人員維修。

1.4 保證精度

保證精度是系統(tǒng)研制過(guò)程中始終堅(jiān)持的設(shè)計(jì)思想，研制中主要采取了以下方法：一是選用高精度傳感器，使采集到的信號(hào)精度能夠達(dá)到測(cè)試要求：二是采用軟件濾波方法，濾除干擾數(shù)據(jù)，保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；三是硬件設(shè)計(jì)保證精度，采集數(shù)據(jù)時(shí)不影響機(jī)上傳感器和儀表的正常工作，保證采集到的數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。

2 特點(diǎn)及功能

航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)是在借鑒國(guó)外地面檢測(cè)設(shè)備基礎(chǔ)上研制的設(shè)備。它采用PC104總線工業(yè)計(jì)算機(jī)和EL屏顯示器，使檢測(cè)系統(tǒng)具有體積小、重量輕、便于移動(dòng)、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、可靠性好、顯示信息豐富、人機(jī)界面好等特點(diǎn)，能夠全面檢測(cè)座艙顯示的發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)，且準(zhǔn)確性高于座艙指針儀表。

系統(tǒng)功能包括：1)實(shí)時(shí)檢測(cè)、顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的高低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)速度、滑油壓力、滑油溫度、主、副油道燃油壓力和排氣溫度：2)實(shí)時(shí)繪制試車曲線；3)保存試車參數(shù)數(shù)據(jù)；4)試車結(jié)束后，可以查看試車過(guò)程中各參數(shù)的數(shù)據(jù)和試車曲線；5)試車儀與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通訊，試車過(guò)程中各參數(shù)的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)上，機(jī)務(wù)人員可以在計(jì)算機(jī)查看各參數(shù)的數(shù)據(jù)，以便分析和排除故障。

3 結(jié)構(gòu)組成和工作原理

試車參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是在不影響飛機(jī)儀表正常工作和保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作安全、可靠的前提下，利用飛機(jī)原有的傳感器加以實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)系統(tǒng)的工作不影響維護(hù)人員的正常操作，使用時(shí)按地面檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)程序試車。此系統(tǒng)包括各傳感器、控制器、數(shù)據(jù)采集卡、檢測(cè)電路、鍵盤(pán)、供電電源和顯示屏等部分。檢測(cè)原理見(jiàn)圖1所示。

試車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的高、低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速模擬信號(hào)、振動(dòng)速度模擬信號(hào)、滑油壓力模擬信號(hào)、滑油溫度模擬信號(hào)和排氣溫度模擬信號(hào)從飛機(jī)的連接插頭處引出，經(jīng)過(guò)檢測(cè)電路把各參數(shù)的模擬信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)。主、副油道燃油壓力變送器與燃油主、副輸油圈上的測(cè)量接頭相連，壓力變送器感受油壓變化，輸出與主、副油道燃油壓力成正比的直流電壓信號(hào)。這些直流電壓信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入到控制器中，在控制器內(nèi)通過(guò)程序計(jì)算得到各參數(shù)的數(shù)值。控制器通過(guò)程序控制把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并在EL顯示屏上顯示各參數(shù)的試車數(shù)據(jù)和試車曲線等。