FZC-1型發(fā)動機性能參數(shù)測試系統(tǒng)的實現(xiàn)

0 引言
定期對發(fā)動機參數(shù)進行測試是保證飛機發(fā)動機性能的正常發(fā)揮和飛行安全的必要手段，目前部隊進行該項工作時面臨的問題主要有三點：一是沒有專門用于發(fā)動機性能檢測的設(shè)備。對發(fā)動機性能的檢測只是在發(fā)動機試車時依靠人工讀表來完成。二是測試精度低。由于機載傳感器少、指示儀表誤差大、需記錄數(shù)據(jù)多及狀態(tài)停留時間短等導(dǎo)致了地面測試精度低，不利于飛機最佳性能的發(fā)揮。三是錯判、漏測造成的操作反復(fù)還使發(fā)動機的有效壽命大大減少。以上諸多因素的存在，直接導(dǎo)致座艙內(nèi)外配合困難、測試工作中人為誤差大、勞動強度高、資源浪費嚴(yán)重、測試可靠性差等困難，嚴(yán)重影響部隊作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)的完成。為此，我們研制了FZC-1型發(fā)動機性能參數(shù)測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)在發(fā)動機地面試車時能夠自動判斷發(fā)動機狀態(tài)，自動完成技術(shù)參數(shù)的測試，并將實測值與維護規(guī)程規(guī)定的范圍、參數(shù)相比較，判斷發(fā)動機的性能參數(shù)是否正常。
1 系統(tǒng)設(shè)計思想及實現(xiàn)途徑
該測試系統(tǒng)是以PC-104計算機為控制核心，以傳感器技術(shù)為依托，以軟件技術(shù)為開發(fā)工具，根據(jù)自動測試系統(tǒng)的設(shè)計思想和方法，綜合運用多種技術(shù)手段（如：計算機控制技術(shù)、自動測試技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)、圖形圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等），構(gòu)建了一個用于發(fā)動機性能自動測試的綜合化通用平臺?？梢詫崿F(xiàn)試車過程中對發(fā)動機轉(zhuǎn)速、各種油壓、排氣溫度的實時采集處理，自動判斷發(fā)動機所處狀態(tài)，分析計算發(fā)動機穩(wěn)態(tài)及起動和加、減速性能和臺架點，進行實時參數(shù)監(jiān)控，圖文指示發(fā)動機各類信息，完成對發(fā)動機性能的全面自動化測試。其工作原理如圖1所示。
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工作時，通過電纜連接發(fā)動機上的轉(zhuǎn)速、壓力、溫度信號測試接頭，信號經(jīng)過調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、計數(shù)等操作被采集到計算機系統(tǒng)，結(jié)合高速數(shù)字I/O測得的狀態(tài)電門信號，可實現(xiàn)對發(fā)動機所處狀態(tài)的判斷，進而完成參數(shù)的計算和性能的測試，并實現(xiàn)各類信息的指示和數(shù)據(jù)存檔。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計
發(fā)動機性能參數(shù)測試系統(tǒng)硬件部分在裝配結(jié)構(gòu)上由一個標(biāo)準(zhǔn)A型機箱組成。機箱內(nèi)包括PC104系統(tǒng)，主要用來處理數(shù)據(jù)；2個壓力變送器，用來采集發(fā)動機的滑油、燃油壓力信號；電纜線，提供機箱與發(fā)動機之間的電氣聯(lián)系。硬件部分在功能實現(xiàn)上由數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩個模塊組成。
2.1 數(shù)據(jù)采集模塊
該模塊由傳感器、測壓導(dǎo)管、信號及電源電纜和數(shù)據(jù)調(diào)理電路板組成。
1)2個壓力變送器及2根測壓導(dǎo)管。壓力變送器采用湖南賽西傳感器有限公司產(chǎn)HS-956金屬濺射薄膜壓力變送器，精度不低于0.2級，保證壓力測量達到維護規(guī)范要求；測壓導(dǎo)管采用黎明液壓公司的HF系列G型微型高壓軟管，耐高溫300℃，最大彎折角度可達1500，符合外場維護要求。
2)供電及測試用高溫電纜。電源電纜1根，發(fā)動機接口信號電纜1根。
3)16路12位單端模擬輸入、10微秒A/D變換器（ADT600），實現(xiàn)發(fā)動機模擬量采樣，使壓力精度達到0.6%。
4)10個16位計數(shù)/定時器的發(fā)動機轉(zhuǎn)速采集板（ADT600），保證轉(zhuǎn)速采集誤差不超過0.1%。
5)按質(zhì)量體系要求設(shè)計的高可靠信號調(diào)理電路板，使采集信號進行精確調(diào)理轉(zhuǎn)換為可為計算機處理的數(shù)據(jù)，并采取電氣隔離等保護措施防止過載對儀器甚至對發(fā)動機的損壞。
2.2 數(shù)據(jù)處理模塊
數(shù)據(jù)處理模塊主要由PC-104計算機系統(tǒng)組成，是檢查儀的核心部分，主要完成數(shù)據(jù)的實時處理，發(fā)動機狀態(tài)的自動判斷，發(fā)動機性能的測試與分析，信息及數(shù)據(jù)指示與存檔，其工作的可靠與否直接關(guān)系到儀器的整機性能。該硬件模塊的主要包含：
1)在板內(nèi)存16M，高速嵌入式486DXCPU66MHz PC104主計算機板，32M字節(jié)可讀寫DiskOnChip，用以滿足同時采集2路頻率信號、2路模擬信號及8路開關(guān)量信號的運算速度要求。
2)寬溫、高亮度軍品級EL顯示屏，適合于野外惡劣的作業(yè)環(huán)境。
3)KP-2000控制鍵盤及鍵盤接口卡。
3)27VDC輸入，±5V、±12V、±24V輸出DC/DC軍品電源，同時輸出經(jīng)過高品質(zhì)電源濾波器，防止尖峰電壓對模擬信號采集精度地影響。
3系統(tǒng)軟件設(shè)計
發(fā)動機性能參數(shù)測試系統(tǒng)是在DOS環(huán)境下,采用BC ++ 3.1 內(nèi)嵌匯編語言編寫的。全圖形界面易懂易操作。程序運行時，在不干擾正常試車的情況下對試車過程進行自動監(jiān)控，自動分析試車狀態(tài)，處理、記錄試車數(shù)據(jù)。軟件的測試流程如圖2所示。
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程序采用模塊化設(shè)計，主循環(huán)包括參數(shù)設(shè)置模塊、發(fā)動機測試模塊、試車參數(shù)查看、臺架點計算模塊、使用說明模塊等，各模塊的作用及操作特性清晰，使系統(tǒng)人機界面友好，操作靈活方便。
3.1 參數(shù)設(shè)置模塊
由于適應(yīng)地區(qū)或環(huán)境的差異，試車過程中必須要填寫一些必要的參數(shù)設(shè)置，若未設(shè)定，程序?qū)⒉捎媚J(rèn)值。
3.2發(fā)動機測試模塊
性能測試子函數(shù)是測試儀軟件系統(tǒng)的核心，為改變以往“命令式”測試程序的操作配合困難，本測試儀采用實時監(jiān)控的測試方式，在不干擾正常試車的情況下，利用計算機1CH號中斷服務(wù)程序后臺實時讀取、監(jiān)測雙發(fā)轉(zhuǎn)速信號，給出狀態(tài)指示參數(shù)，性能測試子函數(shù)再根據(jù)這些指示參數(shù)，結(jié)合發(fā)動機其它的狀態(tài)特征信號，智能判斷發(fā)動機狀態(tài)，檢測相應(yīng)的性能參數(shù)，達到模糊監(jiān)控，智能分析的測試目的，實現(xiàn)對試車狀態(tài)和數(shù)據(jù)的記錄，并可指導(dǎo)操作人員進行相應(yīng)的調(diào)整操作。該子程序采用狀態(tài)掃描循環(huán)，而不是狀態(tài)等待循環(huán)，也就是說，除了主循環(huán)外，系統(tǒng)沒有嵌套循環(huán)，從而保證測試快速、準(zhǔn)確、可靠、流暢，測試流程如圖3所示。

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3.3 參數(shù)查看模塊
試車結(jié)束之后，操作人員需要分析所得的試車數(shù)據(jù)。試車參數(shù)查看模塊就可以再現(xiàn)發(fā)動機試車過程，將發(fā)動機的各種參數(shù)顯示出來，使得操作人員可以直觀的根據(jù)試車參數(shù)，分析發(fā)動機的性能。
3.4 臺架點計算模塊
發(fā)動機試車時，系統(tǒng)可以自動顯示此時發(fā)動機的臺架點。操作人員需要將此臺架點值與標(biāo)準(zhǔn)臺架點進行比較。臺架點計算模塊就可以根據(jù)操作人員輸入的現(xiàn)場的大氣溫度自動計算出標(biāo)準(zhǔn)臺架點，方便操作人員對發(fā)動機的性能進行分析。
3.5 使用說明模塊
為了保證用戶更好地使用本系統(tǒng)，除了聯(lián)機幫助外，提供了各種操作的圖文使用說明，保證系統(tǒng)的快速、簡易、安全使用。

4 結(jié)束語
論文創(chuàng)新點：發(fā)動機性能參數(shù)測試系統(tǒng)具有綜合化程度高，使用方便，數(shù)據(jù)指示方式多、信息全，抗干擾能力強，測試精度高等優(yōu)點。能夠在發(fā)動機地面試車時自動判斷發(fā)動機狀態(tài)，自動完成技術(shù)參數(shù)的測試，并將實測值與維護規(guī)程規(guī)定的范圍、參數(shù)相比較，判斷發(fā)動機的性能參數(shù)是否正常。為內(nèi)、外場檢查和調(diào)整發(fā)動機參數(shù)、排除發(fā)動機故障提供依據(jù)，實現(xiàn)了測試與試車操作分離，不干預(yù)正常試車工作，能進行可視化的“在線”和“離線”性能測試與分析，具有較好的軍事應(yīng)用前景。