飛機(jī)氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

白 杰，張 馳，李書明

（中國民航大學(xué) 航空工程學(xué)院，天津 300300）

飛機(jī)的氣動(dòng)附件廣泛使用在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、引氣、防冰防雨、飛機(jī)空調(diào)、增壓、水系統(tǒng)、APU輔助動(dòng)力裝置等系統(tǒng)中，飛機(jī)氣動(dòng)附件種類多、數(shù)量大、拆換率高?；谟?jì)算機(jī)控制的飛機(jī)氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)，以計(jì)算機(jī)成為測(cè)試系統(tǒng)的核心，控制軟件采用模塊化、遞進(jìn)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由組態(tài)王軟件開發(fā)，使飛機(jī)氣動(dòng)附件的測(cè)試過程更加簡(jiǎn)潔合理智能化，具有操作簡(jiǎn)便、測(cè)試精度高等優(yōu)點(diǎn)。

1 氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)要求和思路

基于計(jì)算機(jī)控制的新型飛機(jī)氣動(dòng)附件綜合試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì)時(shí)要求對(duì)系統(tǒng)的功能、技術(shù)指標(biāo)、試驗(yàn)項(xiàng)目和性能參數(shù)等進(jìn)行分析，對(duì)系統(tǒng)可靠性、維修性、準(zhǔn)確性、智能化等指標(biāo)進(jìn)行預(yù)計(jì)和分配。遵循工作可靠、技術(shù)先進(jìn)、對(duì)象通用、操作智能化的研制原則，借鑒國內(nèi)外計(jì)算機(jī)硬軟件在壓力比例控制、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)控等方面新技術(shù)，使該試驗(yàn)臺(tái)滿足現(xiàn)有氣動(dòng)附件檢測(cè)需要。

試驗(yàn)臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)的測(cè)試功能，主要有以下3個(gè)方面：

1）各種壓力、壓差、和負(fù)壓的供給和測(cè)量，以及在該氣壓范圍內(nèi)的氣體流量的測(cè)量；

2）交、直流電壓和電流的供給和測(cè)量；

3）時(shí)間、角度、位移和負(fù)載電阻等常見項(xiàng)目測(cè)量。

2 氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)的組成

氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)主要包括氣路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)以及其他的測(cè)試系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

對(duì)氣動(dòng)附件氣路部分的測(cè)試主要包括壓力測(cè)試和流量測(cè)試：壓力測(cè)試，主要是對(duì)氣動(dòng)附件壓力調(diào)節(jié)閥的工作范圍的測(cè)試；氣體流量測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目包括內(nèi)、外泄漏量和總泄漏量等小流量測(cè)試。

對(duì)氣動(dòng)附件電路部分的測(cè)試主要包括電流測(cè)試、電壓測(cè)試和頻率測(cè)試：氣動(dòng)活門的電組件主要有電磁閥、電馬達(dá)和電扭閥三種類型，根據(jù)氣動(dòng)附件的CMM手冊(cè)，制定試驗(yàn)臺(tái)的電路輸出參數(shù)，主要測(cè)試附件在特定條件下電流、電壓等參數(shù)。

其他測(cè)試：有些氣動(dòng)活門的測(cè)試需要對(duì)活門蝶形盤的打開程度進(jìn)行測(cè)量，即需要角度的測(cè)量。蝶形盤的打開角度一般不超過90，在0時(shí)完全閉合，90時(shí)完全打開，測(cè)量時(shí)，角度傳感器直接安裝在測(cè)試活門的蝶形盤釘桿上。也有些氣動(dòng)活門的測(cè)試需對(duì)活門的活動(dòng)部件進(jìn)行位移的測(cè)試，且移動(dòng)范圍不超過200 mm，可選擇一個(gè)量程為0～200 mm的位移傳感器進(jìn)行測(cè)量。

以組態(tài)王軟件作為平臺(tái)開發(fā)測(cè)控系統(tǒng)，測(cè)試軟件主要包括三個(gè)部分：①參數(shù)設(shè)定部分，在測(cè)試前將測(cè)試流程以及各個(gè)參數(shù)提前設(shè)定存儲(chǔ)，以備測(cè)試；②測(cè)試部分，進(jìn)行各類氣動(dòng)附件的測(cè)試。包括總開關(guān)控制按鈕，調(diào)壓閥門旋鈕，以及測(cè)試各活門的開關(guān)控制按鈕，以及顯示各傳感器通過串口傳回的數(shù)據(jù)；包括各壓力，流量和溫度傳感器的數(shù)值顯示；③測(cè)試數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)部分，按照一定的時(shí)鐘間隔向測(cè)試數(shù)據(jù)單寫入測(cè)試數(shù)據(jù)，并將測(cè)試數(shù)據(jù)單保存在數(shù)據(jù)庫中。

3 DDE外部服務(wù)器

組態(tài)王提供了一個(gè)高效的組態(tài)開發(fā)平臺(tái)，其本身集成了很多常見的功能，很大程度提高了軟件開發(fā)的效率。此外它還包含了DDE通信協(xié)議的細(xì)節(jié)，當(dāng)工作在某些特定的場(chǎng)合時(shí)，通過與其他一些軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使組態(tài)王的功能得到延展，增強(qiáng)了其適用性。圖2為組態(tài)王監(jiān)控軟件與DDE服務(wù)器的通訊結(jié)構(gòu)。通過DDE服務(wù)器將數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給組態(tài)軟件，對(duì)選定的氣動(dòng)附件進(jìn)行測(cè)試，RSC－232將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給組態(tài)軟件，組態(tài)軟件再將數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)器，并賦值到測(cè)試軟件中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果將自動(dòng)保存在數(shù)據(jù)庫中。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（簡(jiǎn)稱DDE），實(shí)質(zhì)上是一種Windows應(yīng)用程序之間的交換數(shù)據(jù)的協(xié)議，通過發(fā)送或接收命令和數(shù)據(jù)進(jìn)行程序相互間通信，使得應(yīng)用程序之間能夠?qū)崿F(xiàn)共享數(shù)據(jù)、在遠(yuǎn)端執(zhí)行命令及檢查錯(cuò)誤狀態(tài)等功能。遵守DDE協(xié)議而編寫的應(yīng)用程序才可正確進(jìn)行通信，否則，通信將失敗。

應(yīng)用程序間按照DDE通信，在通信中，請(qǐng)求數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序一方稱為客戶程序；對(duì)客戶程序作出反應(yīng)的程序一方稱為服務(wù)器。一個(gè)服務(wù)器可以同時(shí)有多個(gè)客戶來向它申請(qǐng)服務(wù)；一個(gè)客戶也可以同時(shí)向多個(gè)服務(wù)器申請(qǐng)服務(wù)；一個(gè)應(yīng)用程序也可以同時(shí)充當(dāng)客戶和服務(wù)器。DDE客戶程序啟動(dòng)DDE會(huì)話，向服務(wù)器請(qǐng)求并從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)。同時(shí)還可以向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)、命令、宏，改變服務(wù)器的狀態(tài)并控制服務(wù)器的運(yùn)行。DDE服務(wù)器程序響應(yīng)DDE客戶的請(qǐng)求，一般地它包含了客戶程序希望獲取的數(shù)據(jù)。DDE的界面如圖3所示。

在Delphi中添加如下程序，實(shí)現(xiàn)外部服務(wù)器DDEServer與組態(tài)王應(yīng)用軟件的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，將測(cè)試預(yù)設(shè)值傳遞給組態(tài)王軟件。

4 測(cè)控軟件

由于飛機(jī)氣動(dòng)附件的維修要按照部件維修手冊(cè)（COMPONENT MAINTENANCE MANUAL）的相關(guān)要求，氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)都必須按照手冊(cè)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立測(cè)試方案。本試驗(yàn)臺(tái)就是按照CMM手冊(cè)中要求，對(duì)高低壓小流量工作條件的氣動(dòng)附件進(jìn)行性能測(cè)試，并由計(jì)算機(jī)全程監(jiān)控。

通過對(duì)CMM手冊(cè)中各個(gè)氣動(dòng)附件測(cè)試過程和要求的分析總結(jié)可得出，每類附件的測(cè)試都是由測(cè)試條件、各類閥門和開關(guān)的操作以及相對(duì)應(yīng)的時(shí)間組成，為保證測(cè)試軟件的通用化，測(cè)試流程采用時(shí)間事件觸發(fā)的方式，即當(dāng)滿足條件和時(shí)間的要求時(shí)開始執(zhí)行事件，如圖4所示，將附件的測(cè)試過程以時(shí)間為單位進(jìn)行量化，在整個(gè)測(cè)試過程中設(shè)定n個(gè)時(shí)間點(diǎn)，即T=ti，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)定義相應(yīng)的觸發(fā)事件，即：事件1，事件2，……事件i，……事件n。每個(gè)觸發(fā)事件都由測(cè)試條件、閥門和開關(guān)的操作以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間組成。

例如，在時(shí)間點(diǎn)ti上定義事件i，事件i包含：壓力總開關(guān)=開，正壓輸出1開關(guān)=開，正壓輸出2開關(guān)=關(guān)，正壓輸出3開關(guān)=關(guān)，正壓輸出4開關(guān)=開，流量測(cè)試開關(guān)=開，內(nèi)部流量測(cè)試開=開，外部流量測(cè)試開關(guān)=關(guān)，總流量測(cè)試開關(guān)=關(guān)，……，總壓力=4，壓力調(diào)節(jié)閥1=3，……時(shí)間T=ti，參數(shù)的設(shè)定如圖3所示，將設(shè)定的參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，測(cè)試時(shí)在測(cè)試界面上（如圖5所示）根據(jù)氣動(dòng)附件的名稱、編號(hào)和測(cè)試項(xiàng)目查詢測(cè)試流程并將各個(gè)參數(shù)傳遞給測(cè)試軟件中定義的各個(gè)變量，由計(jì)算機(jī)去判斷是否符合測(cè)試條件，當(dāng)達(dá)到測(cè)試條件時(shí)自動(dòng)對(duì)氣動(dòng)附件進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的測(cè)試。這就實(shí)現(xiàn)了測(cè)試流程的程序化，使測(cè)試流程更加的簡(jiǎn)潔。

在附件的測(cè)試中，由于各類附件測(cè)試的工藝不同，即在計(jì)算機(jī)測(cè)試流程中其測(cè)試步驟和觸發(fā)事件的個(gè)數(shù)也各不相同，因此在設(shè)計(jì)測(cè)試軟件時(shí)采用循環(huán)來優(yōu)化測(cè)試軟件的結(jié)構(gòu)，軟件流程如圖6所示。

對(duì)于某些類型的氣動(dòng)附件，數(shù)據(jù)庫中沒有預(yù)先存儲(chǔ)的測(cè)試流程，而且測(cè)試工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可直接通過軟件對(duì)附件進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試面板中提供與傳統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)功能相同的調(diào)節(jié)旋鈕和控制開關(guān)，在測(cè)試過程中可將測(cè)試流程一一添加到數(shù)據(jù)庫中，以備以后對(duì)同類型的氣動(dòng)附件進(jìn)行測(cè)試。

5 結(jié)語

本文將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的核心引入氣壓測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的氣壓測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了研究探討和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在單一試驗(yàn)臺(tái)上完成多種氣動(dòng)附件測(cè)試的功能。以組態(tài)軟件為平臺(tái)開發(fā)測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)附件的自動(dòng)測(cè)試和測(cè)試數(shù)據(jù)的處理。目前國內(nèi)的氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)大多采用手動(dòng)控制，即操作復(fù)雜又效率低下、浪費(fèi)資源?；谟?jì)算機(jī)控制的飛機(jī)氣動(dòng)附件試驗(yàn)臺(tái)，計(jì)算機(jī)成為測(cè)試系統(tǒng)的核心，氣動(dòng)附件的測(cè)試全程由計(jì)算機(jī)監(jiān)控，并能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和評(píng)判，提升了測(cè)試工作的自動(dòng)化程度，從而有效地提高了測(cè)試工作的準(zhǔn)確性和工作效率，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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