王富宏 覃鶯

中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司 湖南株洲 412002

1 國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展

現(xiàn)如今，隨著測(cè)試系統(tǒng)持續(xù)地改革和優(yōu)化，我國(guó)的試車臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的大致發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷如下。

1.1 模擬儀表

20 世紀(jì)60 年代，我國(guó)成立了首個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)。因?yàn)槟菚r(shí)的儀器質(zhì)量和技術(shù)水平有限，所以近乎所有的測(cè)試系統(tǒng)都采用了模擬儀表。許多儀表（如動(dòng)圈式溫度表和液壓指針表等）需要工作人員手動(dòng)記錄，完成測(cè)量工作。這種方法記錄困難、測(cè)試效率低、周期長(zhǎng)。

1.2 集成式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

由于使用單芯片技術(shù)的數(shù)字智能儀表已經(jīng)被研制出來(lái)，導(dǎo)致我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了從模擬時(shí)代到數(shù)字時(shí)代的轉(zhuǎn)變，并且接口和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算機(jī)參與數(shù)據(jù)收集和處理成為可能。在20世紀(jì)80 年代，我國(guó)許多試車臺(tái)成功引入了集成數(shù)據(jù)訪問(wèn)系統(tǒng)。這種類型的存儲(chǔ)系統(tǒng)堅(jiān)固可靠，具有較高的測(cè)試精度和多通道功能，已為大多數(shù)用戶所認(rèn)可。然而，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)水平的限制，一個(gè)試車臺(tái)通常由多個(gè)集成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)組成，用于數(shù)據(jù)錄取、實(shí)驗(yàn)過(guò)程快速測(cè)量記錄、以及實(shí)驗(yàn)狀態(tài)監(jiān)控等。其缺點(diǎn)是重復(fù)參數(shù)測(cè)量、設(shè)備投資成本高以及使用和維護(hù)的不便。

1.3 以虛擬儀器概念為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)

隨著時(shí)間的推移，自動(dòng)化儀表接口以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，這種情況增大了大型集成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)。各式各樣的總線設(shè)備工具和總線采樣技術(shù)可在組件之間同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和傳輸，以確保效率。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使遠(yuǎn)程和自動(dòng)化工具對(duì)業(yè)務(wù)的控制更加輕松快捷，從而開啟了數(shù)據(jù)交換和交換的新階段。測(cè)試工程師可以指定如何從硬件設(shè)備中對(duì)軟件進(jìn)行提取，以及如何分析、處理、顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為特定應(yīng)用程序和操作創(chuàng)建自定義用戶界面。因此，用戶也變得更具有主動(dòng)權(quán)，工作也更加便利。

2 參數(shù)的采集和處理

2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)收集包括采集中涉及的所有參數(shù)以及體現(xiàn)其運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的數(shù)據(jù)。采集的信號(hào)包括數(shù)字量信，開關(guān)量信號(hào)以及模擬量信號(hào)三種：

數(shù)字信號(hào)從數(shù)字儀器傳輸?shù)綌?shù)字采集接口電路，使用96 路帶光電隔離接口板。

開關(guān)量信號(hào)有兩種，即狀態(tài)信號(hào)和告警信號(hào)。可轉(zhuǎn)換為6 個(gè)數(shù)字量，再通過(guò)數(shù)字量采集接口電路傳入計(jì)算機(jī)。

模擬量信號(hào)經(jīng)過(guò)傳感器傳入模擬量采集接口電路，使用2 只32 路模擬量輸入，12 位A/D 分辨率和25k 赫茲的單通道采樣速度。其中不同的測(cè)量有著不同的工作原理是。簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：

變送器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4 到20 毫安，并將其傳入到變換器之中。將5 伏特的電壓信號(hào)發(fā)送到A/D 轉(zhuǎn)換板，并使用電流型壓力變送器以提搞抗干擾力。

用于測(cè)量信號(hào)的傳感器分為兩種：熱電阻式傳感器和熱電偶式傳感器。熱電阻式傳感器先執(zhí)行R/V 轉(zhuǎn)換，然后把信號(hào)進(jìn)傳入收集器。為了適應(yīng)不同靈敏度的傳感器，可以選擇帶程控?cái)?shù)字放大器的模擬量接口板。此外，還可以選用高性能溫度信號(hào)變送器，統(tǒng)一處理微小的熱電勢(shì)或電阻變化量，隨后傳輸?shù)侥M量輸入通道。其它信號(hào)參數(shù)的測(cè)量原理基本相同[1]。

2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理的功能實(shí)際上是對(duì)各類硬件端口收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波誤差判別和狀態(tài)識(shí)別等處理。為了提高測(cè)量精度，對(duì)參數(shù)的處理如下如下：

測(cè)量誤差主要是由于流量計(jì)范圍與測(cè)量流量之間的不一致和流量系數(shù)在不同范圍內(nèi)的變化所致。采取兩中不同量程的流量計(jì)分段測(cè)量，這種方法有效提高了測(cè)量精度。此外，分別擬合其流量系數(shù)與測(cè)量頻率的關(guān)系，結(jié)合測(cè)量頻率，首先計(jì)算流量系數(shù)，其次計(jì)算燃油流量。這種方法可以將測(cè)量精度從1%提高到2%。

對(duì)于測(cè)量精度要求高的信號(hào)，有必要消除零漂和非線性誤差。對(duì)此，可以采用現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

總體而言，航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為：

我們需要滿足新型號(hào)的研制要求，可以改造老的試車臺(tái)，擴(kuò)大其試驗(yàn)領(lǐng)域，提高其試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

試車臺(tái)系統(tǒng)靈活化、多功能化。它可以測(cè)試多種氣體，還可以測(cè)試可貯存自燃推進(jìn)劑。它既能測(cè)試火箭又能測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)試條件調(diào)整能力不斷提高。

測(cè)試設(shè)備非常集中。在測(cè)試中心，有一個(gè)完整的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)，也有組合件試車臺(tái)以及測(cè)試通道和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)。與火箭發(fā)射場(chǎng)建造在一起。公共設(shè)施也能共用，例如水系統(tǒng)、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)等。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的能力不斷擴(kuò)大，試車次數(shù)和實(shí)驗(yàn)成本降低[2]。

需要不斷開發(fā)新產(chǎn)品和技術(shù)以提高我們的測(cè)試能力，例如高速工作站和集散控制等。采用新興的、高科技的測(cè)試方法，從多方面對(duì)對(duì)象進(jìn)行分析及性能評(píng)定。

光學(xué)診斷技術(shù)不僅僅運(yùn)用于壓力和溫度的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，而且還可以用于定量或定性地獲得更多、更準(zhǔn)確的化學(xué)性質(zhì)信息。此外，更多不同種類的光學(xué)診斷技術(shù)（如高速攝影等）也將被投入應(yīng)用。

用紅外成像系統(tǒng)檢測(cè)試件溫度及其分布。

用于檢驗(yàn)高科技的發(fā)動(dòng)機(jī)工作中零件的完整性和響應(yīng)特性。

未來(lái)將更加注重在高空環(huán)境中的模擬試驗(yàn)，持續(xù)提升試驗(yàn)的能力。

注重試車臺(tái)環(huán)境的優(yōu)化，并不斷完善安全防護(hù)策略。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)測(cè)試技術(shù)正在逐步取得較大的發(fā)展，時(shí)至今日，這種技術(shù)已經(jīng)可以滿足大多數(shù)現(xiàn)有的試車臺(tái)型號(hào)的研發(fā)需求。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家的航空技術(shù)相比，我們?cè)谟布y(cè)試能力和技術(shù)水平上仍然存在很大差距，有必要進(jìn)一步發(fā)展[3]。