0 引言
定期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試是保證飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的正常發(fā)揮和飛行安全的必要手段，目前部隊(duì)進(jìn)行該項(xiàng)工作時(shí)面臨的問(wèn)題主要有三點(diǎn)：一是沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)的設(shè)備。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的檢測(cè)只是在發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)時(shí)依靠人工讀表來(lái)完成。二是測(cè)試精度低。由于機(jī)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(shí)間短等導(dǎo)致了地面測(cè)試精度低，不利于飛機(jī)最佳性能的發(fā)揮。三是錯(cuò)判、漏測(cè)造成的操作反復(fù)還使發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)試工作中人為誤差大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、測(cè)試可靠性差等困難，嚴(yán)重影響部隊(duì)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(dòng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)時(shí)能夠自動(dòng)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，自動(dòng)完成技術(shù)參數(shù)的測(cè)試，并將實(shí)測(cè)值與維護(hù)規(guī)程規(guī)定的范圍、參數(shù)相比較，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)是否正常。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及實(shí)現(xiàn)途徑
該測(cè)試系統(tǒng)是以PC-104計(jì)算機(jī)為控制核心，以傳感器技術(shù)為依托，以軟件技術(shù)為開(kāi)發(fā)工具，根據(jù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法，綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段（如：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)、數(shù)字信號(hào)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(gè)用于發(fā)動(dòng)機(jī)性能自動(dòng)測(cè)試的綜合化通用平臺(tái)。可以實(shí)現(xiàn)試車(chē)過(guò)程中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、各種油壓、排氣溫度的實(shí)時(shí)采集處理，自動(dòng)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處狀態(tài)，分析計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)及起動(dòng)和加、減速性能和臺(tái)架點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)控，圖文指示發(fā)動(dòng)機(jī)各類(lèi)信息，完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的全面自動(dòng)化測(cè)試。其工作原理如圖1所示。
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工作時(shí)，通過(guò)電纜連接發(fā)動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)速、壓力、溫度信號(hào)測(cè)試接頭，信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)等操作被采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)合高速數(shù)字I/O測(cè)得的狀態(tài)電門(mén)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所處狀態(tài)的判斷，進(jìn)而完成參數(shù)的計(jì)算和性能的測(cè)試，并實(shí)現(xiàn)各類(lèi)信息的指示和數(shù)據(jù)存檔。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)硬件部分在裝配結(jié)構(gòu)上由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)A型機(jī)箱組成。機(jī)箱內(nèi)包括PC104系統(tǒng)，主要用來(lái)處理數(shù)據(jù)；2個(gè)壓力變送器，用來(lái)采集發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油、燃油壓力信號(hào)；電纜線(xiàn)，提供機(jī)箱與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的電氣聯(lián)系。硬件部分在功能實(shí)現(xiàn)上由數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)模塊組成。
2.1 數(shù)據(jù)采集模塊
該模塊由傳感器、測(cè)壓導(dǎo)管、信號(hào)及電源電纜和數(shù)據(jù)調(diào)理電路板組成。
1)2個(gè)壓力變送器及2根測(cè)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(jí)，保證壓力測(cè)量達(dá)到維護(hù)規(guī)范要求；測(cè)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(dá)1500，符合外場(chǎng)維護(hù)要求。
2)供電及測(cè)試用高溫電纜。電源電纜1根，發(fā)動(dòng)機(jī)接口信號(hào)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(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)模擬量采樣，使壓力精度達(dá)到0.6%。
4)10個(gè)16位計(jì)數(shù)/定時(shí)器的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速采集板（ADT600），保證轉(zhuǎn)速采集誤差不超過(guò)0.1%。
5)按質(zhì)量體系要求設(shè)計(jì)的高可靠信號(hào)調(diào)理電路板，使采集信號(hào)進(jìn)行精確調(diào)理轉(zhuǎn)換為可為計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)，并采取電氣隔離等保護(hù)措施防止過(guò)載對(duì)儀器甚至對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，是檢查儀的核心部分，主要完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的自動(dòng)判斷，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的測(cè)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(jī)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(jì)算機(jī)板，32M字節(jié)可讀寫(xiě)DiskOnChip，用以滿(mǎn)足同時(shí)采集2路頻率信號(hào)、2路模擬信號(hào)及8路開(kāi)關(guān)量信號(hào)的運(yùn)算速度要求。
2)寬溫、高亮度軍品級(jí)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(pán)及鍵盤(pán)接口卡。
3)27VDC輸入，±5V、±12V、±24V輸出DC/DC軍品電源，同時(shí)輸出經(jīng)過(guò)高品質(zhì)電源濾波器，防止尖峰電壓對(duì)模擬信號(hào)采集精度地影響。
3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)是在DOS環(huán)境下,采用BC ++ 3.1 內(nèi)嵌匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的。全圖形界面易懂易操作。程序運(yùn)行時(shí)，在不干擾正常試車(chē)的情況下對(duì)試車(chē)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，自動(dòng)分析試車(chē)狀態(tài)，處理、記錄試車(chē)數(shù)據(jù)。軟件的測(cè)試流程如圖2所示。
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程序采用模塊化設(shè)計(jì)，主循環(huán)包括參數(shù)設(shè)置模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試模塊、試車(chē)參數(shù)查看、臺(tái)架點(diǎn)計(jì)算模塊、使用說(shuō)明模塊等，各模塊的作用及操作特性清晰，使系統(tǒng)人機(jī)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(chē)過(guò)程中必須要填寫(xiě)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(dòng)機(jī)測(cè)試模塊
性能測(cè)試子函數(shù)是測(cè)試儀軟件系統(tǒng)的核心，為改變以往“命令式”測(cè)試程序的操作配合困難，本測(cè)試儀采用實(shí)時(shí)監(jiān)控的測(cè)試方式，在不干擾正常試車(chē)的情況下，利用計(jì)算機(jī)1CH號(hào)中斷服務(wù)程序后臺(tái)實(shí)時(shí)讀取、監(jiān)測(cè)雙發(fā)轉(zhuǎn)速信號(hào)，給出狀態(tài)指示參數(shù)，性能測(cè)試子函數(shù)再根據(jù)這些指示參數(shù)，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)其它的狀態(tài)特征信號(hào)，智能判斷發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，檢測(cè)相應(yīng)的性能參數(shù)，達(dá)到模糊監(jiān)控，智能分析的測(cè)試目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)試車(chē)狀態(tài)和數(shù)據(jù)的記錄，并可指導(dǎo)操作人員進(jìn)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(shuō)，除了主循環(huán)外，系統(tǒng)沒(méi)有嵌套循環(huán)，從而保證測(cè)試快速、準(zhǔn)確、可靠、流暢，測(cè)試流程如圖3所示。

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3.3 參數(shù)查看模塊
試車(chē)結(jié)束之后，操作人員需要分析所得的試車(chē)數(shù)據(jù)。試車(chē)參數(shù)查看模塊就可以再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)過(guò)程，將發(fā)動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)顯示出來(lái)，使得操作人員可以直觀(guān)的根據(jù)試車(chē)參數(shù)，分析發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
3.4 臺(tái)架點(diǎn)計(jì)算模塊
發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)顯示此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架點(diǎn)。操作人員需要將此臺(tái)架點(diǎn)值與標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)架點(diǎn)進(jìn)行比較。臺(tái)架點(diǎn)計(jì)算模塊就可以根據(jù)操作人員輸入的現(xiàn)場(chǎng)的大氣溫度自動(dòng)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)架點(diǎn)，方便操作人員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行分析。
3.5 使用說(shuō)明模塊
為了保證用戶(hù)更好地使用本系統(tǒng)，除了聯(lián)機(jī)幫助外，提供了各種操作的圖文使用說(shuō)明，保證系統(tǒng)的快速、簡(jiǎn)易、安全使用。

4 結(jié)束語(yǔ)
論文創(chuàng)新點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)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(qiáng)，測(cè)試精度高等優(yōu)點(diǎn)。能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)時(shí)自動(dòng)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，自動(dòng)完成技術(shù)參數(shù)的測(cè)試，并將實(shí)測(cè)值與維護(hù)規(guī)程規(guī)定的范圍、參數(shù)相比較，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)是否正常。為內(nèi)、外場(chǎng)檢查和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、排除發(fā)動(dòng)機(jī)故障提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試與試車(chē)操作分離，不干預(yù)正常試車(chē)工作，能進(jìn)行可視化的“在線(xiàn)”和“離線(xiàn)”性能測(cè)試與分析，具有較好的軍事應(yīng)用前景。