基于PC104的航空发动机试车参数检测系统研究[图]

摘要：发动机性能的好坏主要取决于发动机高、低压转子转速、滑油压力、燃油压力和排气温度等技术参数。本文介绍了基于PC104的航空发动机试车参数检测系统的特点、功能、结构组成和工作原理。针对系统的主要检测项目，讨论了系统的检测电路设计。

0 引言

航空发动机是飞机的核心部件，是飞机的动力源。航空发动机维护质量直接影响飞机使用情况，甚至影响到飞机的飞行安全。航空发动机在寿命期内，为了保证飞行安全，按规定必须要定期对飞机发动机进行试车，检查发动机各项性能的好坏。飞机座舱内有显示试车参数的指针式仪表，但观察不方便、精度不高、人为误差较大，且机务人员反映，当发动机试车时，需要记录大量的参数，尤其发动机故障试车时，还需对试车数据进行分析，使试车时间长，数据记录、分析处理很不方便。这些缺点与现代高科技战争要求已非常不适应，不能满足外场的维护要求。本试车参数检测系统基于PC104总线技术，能够实时检测、显示、存储和打印发动机试车过程中的主要技术参数，从而使机务人员能够准确地分析、判断和排除发动机故障，提高发动机使用可靠性。同时可大大缩短维修时间，节约人力、物力，使发动机的维修更加科学、更有针对性。

1 设计的立足点

1.1 保证可靠性

系统研制中始终注重其可靠性和安全性。对外购器材，向供应方提出所供产品必须满足GJB标准的可靠性要求，供应方提供完整的产品合格证书、使用维护说明等文档材料，并签定承包合同，以确保外购器材的可靠性。软硬件设计严格按照设计规范和可靠性大纲进行，采用电磁隔离传感器，传感器的信号输入与输出端和电源都是隔离的，没有任何电路加入到飞机上的仪表中，原有的仪表可以正常工作。当系统和飞机连接好后，即使试车仪没有工作或没有正常工作，飞机上原有的仪表都能正常工作。

1.2 保证可操作性

系统研制中采用以人为本的设计思想，充分考虑到机务人员的使用要求，智能化程度高、人机界面好、操作简单、使用方便，具有良好的可操作性。

1.3 保证互换性

系统设计中充分考虑到元器件的互换性，尽量选用标准的、通用性好的元器件，对于军品尽量选用航空产品，保证设备具有良好的互换性，便于机务人员维修。

1.4 保证精度

保证精度是系统研制过程中始终坚持的设计思想，研制中主要采取了以下方法：一是选用高精度传感器，使采集到的信号精度能够达到测试要求：二是采用软件滤波方法，滤除干扰数据，保证采集数据的准确性；三是硬件设计保证精度，采集数据时不影响机上传感器和仪表的正常工作，保证采集到的数据真实准确。

2 特点及功能

航空发动机试车参数检测系统是在借鉴国外地面检测设备基础上研制的设备。它采用PC104总线工业计算机和EL屏显示器，使检测系统具有体积小、重量轻、便于移动、操作简单、自动化程度高、可靠性好、显示信息丰富、人机界面好等特点，能够全面检测座舱显示的发动机性能参数，且准确性高于座舱指针仪表。

系统功能包括：1)实时检测、显示发动机的高低压转子转速、发动机振动速度、滑油压力、滑油温度、主、副油道燃油压力和排气温度：2)实时绘制试车曲线；3)保存试车参数数据；4)试车结束后，可以查看试车过程中各参数的数据和试车曲线；5)试车仪与计算机数据通讯，试车过程中各参数的数据传送到计算机上，机务人员可以在计算机查看各参数的数据，以便分析和排除故障。

3 结构组成和工作原理

试车参数检测系统的设计思想是在不影响飞机仪表正常工作和保证发动机工作安全、可靠的前提下，利用飞机原有的传感器加以实现。检测系统的工作不影响维护人员的正常操作，使用时按地面检测发动机程序试车。此系统包括各传感器、控制器、数据采集卡、检测电路、键盘、供电电源和显示屏等部分。检测原理见图1所示。

试车时，发动机输出的高、低压转子转速模拟信号、振动速度模拟信号、滑油压力模拟信号、滑油温度模拟信号和排气温度模拟信号从飞机的连接插头处引出，经过检测电路把各参数的模拟信号隔离转换为直流电压信号。主、副油道燃油压力变送器与燃油主、副输油圈上的测量接头相连，压力变送器感受油压变化，输出与主、副油道燃油压力成正比的直流电压信号。这些直流电压信号通过数据采集卡转换为数字量送入到控制器中，在控制器内通过程序计算得到各参数的数值。控制器通过程序控制把检测到的数据存储到数据存储器，并在EL显示屏上显示各参数的试车数据和试车曲线等。