航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)過(guò)程數(shù)字化檢驗(yàn)淺談

劉婕　成立權(quán)　董艷菊

摘 要：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)過(guò)程是復(fù)核性的試車(chē)，在集中的時(shí)段內(nèi)，對(duì)出廠(chǎng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)結(jié)果進(jìn)行較全面地檢查。這種檢驗(yàn)方式，一直被國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的所驗(yàn)收沿用，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)出廠(chǎng)前質(zhì)量控制起到過(guò)相當(dāng)?shù)淖饔?。但是，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方式與先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)不相適應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的檢驗(yàn)工作也應(yīng)向數(shù)字化方向邁進(jìn)。引入信息化元素，由計(jì)算機(jī)替代人工對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)記錄、判讀、分析和處理，給出發(fā)動(dòng)機(jī)故障點(diǎn)信息和調(diào)整、排故意見(jiàn)。建立單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)歷程的數(shù)據(jù)檔案，形成試車(chē)歷程報(bào)告。實(shí)現(xiàn)由簡(jiǎn)單的復(fù)核驗(yàn)收試車(chē)方式向發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)全過(guò)程控制轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)真正意義上的過(guò)程控制。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；試車(chē)；數(shù)字化；檢驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：V263.6

目前，航空領(lǐng)域大量引入數(shù)字化制造技術(shù)，應(yīng)用及其廣泛且技術(shù)成熟。但在部件及整機(jī)的裝配和試驗(yàn)等方面，仍保留著比較傳統(tǒng)的模式，因此也就存在不斷深入研究可能性。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集，但在人工的工作方式一定程度的影響了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的信息化進(jìn)程?；谏鲜鰡?wèn)題，著重針對(duì)人員，設(shè)備等生產(chǎn)要素大量介入的復(fù)雜過(guò)程展開(kāi)研究，在試車(chē)過(guò)程監(jiān)控也引入“數(shù)字化”概念，建立試車(chē)過(guò)程數(shù)字化檢驗(yàn)系統(tǒng)（后稱(chēng)“檢驗(yàn)系統(tǒng)”）。運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，構(gòu)建航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)樣機(jī)庫(kù)和判據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程狀態(tài)“透明”，為數(shù)據(jù)共享奠定基礎(chǔ)。將復(fù)雜過(guò)程簡(jiǎn)單化，既有效避免了人為因素的不良干預(yù)，又提高了工作效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，經(jīng)分析的結(jié)果更為各需求部門(mén)提供依據(jù)，且具有顯著的衍生作用。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)現(xiàn)狀及信息化管理的意義

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)過(guò)程現(xiàn)狀

發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)過(guò)程分為多種類(lèi)型、多個(gè)階段，試車(chē)時(shí)對(duì)幾百個(gè)通道參數(shù)進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集，調(diào)整不符合要求的數(shù)據(jù)，最終使技術(shù)狀態(tài)、性能參數(shù)等符合要求，達(dá)到出廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。此種復(fù)核性的檢驗(yàn)方式，一直被國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的所驗(yàn)收沿用，對(duì)質(zhì)量控制起到過(guò)相當(dāng)?shù)淖饔?。但是，隨著科技水平的不斷發(fā)展，已顯示其不足：其一，試驗(yàn)數(shù)據(jù)量和被檢測(cè)的性能參數(shù)點(diǎn)大幅度增加；其二，試驗(yàn)程序更加復(fù)雜，驗(yàn)收時(shí)間增長(zhǎng)；其三，使用人工方式對(duì)試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、判讀和分析，增加人為差錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。采集到的數(shù)據(jù)二次利用非常困難。

針對(duì)于上述的幾項(xiàng)缺點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)引入信息化元素，利用信息化手段為傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)檢驗(yàn)提供新的方式。

1.2 引入信息化管理的意義

在試車(chē)過(guò)程中引入信息化管理手段，建立檢驗(yàn)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)替代人工對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)記錄、判讀、分析和處理，進(jìn)而建立單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)歷程的數(shù)據(jù)檔案，形成歷程報(bào)告。數(shù)字化檢驗(yàn)可以充分發(fā)揮試車(chē)臺(tái)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用，將原來(lái)由人做的工作改由機(jī)器完成——實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)工作由簡(jiǎn)單的復(fù)核驗(yàn)收試車(chē)方式向全過(guò)程質(zhì)量控制轉(zhuǎn)變。引入標(biāo)準(zhǔn)頻譜概念，將工藝要求轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)譜在試車(chē)過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)譜線(xiàn)與實(shí)際譜線(xiàn)同步顯示，可以很清晰的了解過(guò)程、查看數(shù)據(jù)，并具備一定的引導(dǎo)作用，規(guī)范操作流程，減少因未嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求而引起的狀態(tài)不符的現(xiàn)象。

2 數(shù)字化檢驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)

2.1 數(shù)字化檢驗(yàn)系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)字化檢驗(yàn)系統(tǒng)采用分層架構(gòu)，分采集處理平臺(tái)和應(yīng)用平臺(tái)，可以分布式部署。采集處理平臺(tái)負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的狀態(tài)分析、告警分析、數(shù)據(jù)處理、匯總工作。同時(shí)取得計(jì)劃信息、規(guī)程數(shù)據(jù)，進(jìn)行試車(chē)驅(qū)動(dòng)。應(yīng)用平臺(tái)指用戶(hù)使用的前臺(tái)交互界面，應(yīng)用后臺(tái)為應(yīng)用前臺(tái)提供數(shù)據(jù)，為前臺(tái)應(yīng)用做好保障。

2.2 數(shù)字化檢驗(yàn)系統(tǒng)的主要功能模塊

2.2.1 試車(chē)數(shù)據(jù)采集處理管理

檢驗(yàn)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)的獲取試車(chē)數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的檢查點(diǎn)實(shí)時(shí)檢查、判斷運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，對(duì)不符合檢查點(diǎn)的參數(shù)信息及時(shí)報(bào)警或提示。數(shù)據(jù)采集處理模塊需保證如下特性：

（1）及時(shí)性：要能實(shí)時(shí)從接收到發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)參數(shù)，并正確處理、入庫(kù)；

（2）完整性：建立良好的通信連接保證數(shù)據(jù)采集的完整性；

（3）可靠性：系統(tǒng)具有可靠的保證機(jī)制，保證數(shù)據(jù)采集的可靠；

（4）安全性：系統(tǒng)配置防火墻，可以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)單向流向。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)頻譜庫(kù)管理

檢驗(yàn)系統(tǒng)建立各型發(fā)動(dòng)機(jī)被評(píng)定的穩(wěn)態(tài)性能、功能參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)譜庫(kù)。設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定狀態(tài)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)譜，作為檢驗(yàn)系統(tǒng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)形成最終標(biāo)準(zhǔn)試車(chē)圖譜，引導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.2.3 試車(chē)工藝流程、檢驗(yàn)點(diǎn)管理

按發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)大綱要求，建立發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)各階段操作規(guī)程工藝流程庫(kù)。通過(guò)工藝流程管理模塊，將試車(chē)各階段工藝要求、監(jiān)控點(diǎn)、數(shù)據(jù)范圍等結(jié)構(gòu)化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)過(guò)程中，系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)用語(yǔ)匯，醒目、概括的顯示發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前試車(chē)階段、提示內(nèi)容、報(bào)警內(nèi)容，便于相關(guān)試車(chē)人員實(shí)時(shí)了解掌握。

2.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析管理

針對(duì)各臺(tái)架的試車(chē)數(shù)據(jù)、試車(chē)曲線(xiàn)、試車(chē)記錄單、試車(chē)歷程報(bào)告、人機(jī)交互內(nèi)容等信息進(jìn)行多維度數(shù)據(jù)檢索、及對(duì)比分析。還可以對(duì)故障類(lèi)型、排故內(nèi)容進(jìn)行匯總分析，得出各種故障排故經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)并總結(jié)出最佳排故方案，指導(dǎo)后續(xù)試車(chē)排故。

2.3 主要技術(shù)難點(diǎn)

2.3.1 如何有效區(qū)分各階段狀態(tài)

如何根據(jù)工藝特點(diǎn)規(guī)劃工藝規(guī)程模型，并通過(guò)屬性、參數(shù)等信息區(qū)分試車(chē)的各個(gè)階段以方便計(jì)算機(jī)對(duì)試車(chē)進(jìn)程進(jìn)行區(qū)分，狀態(tài)判定。因此將工藝進(jìn)行完全的結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化，并確定試車(chē)狀態(tài)最明顯的、不會(huì)引起混淆的標(biāo)志是最首要的任務(wù)。結(jié)合工藝要求、實(shí)際應(yīng)用情況、試車(chē)經(jīng)驗(yàn)，將工藝規(guī)程劃分為：試車(chē)階段、模塊、狀態(tài)、參數(shù)、工藝提示、試車(chē)前檢查、試車(chē)后評(píng)定等信息，確定相應(yīng)的工藝規(guī)程模型。

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)試車(chē)工藝

為便于試車(chē)過(guò)程的精細(xì)化操作，系統(tǒng)根據(jù)工藝中的階段、模塊及狀態(tài)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為檢驗(yàn)系統(tǒng)所需要的標(biāo)準(zhǔn)頻譜的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，生成油門(mén)桿角度、N1轉(zhuǎn)速、N2轉(zhuǎn)速的標(biāo)準(zhǔn)頻譜，以備試車(chē)時(shí)進(jìn)行頻譜對(duì)比分析。試車(chē)過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示標(biāo)準(zhǔn)頻譜和實(shí)際數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，顯示實(shí)際試車(chē)與標(biāo)準(zhǔn)頻譜的差異。使工人更直觀的看出試車(chē)過(guò)程的不符合操作，并及時(shí)進(jìn)行糾正。

3 檢驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字化檢驗(yàn)系統(tǒng)基于Spring、Struts、Ibatis輕量級(jí)J2EE體系架構(gòu)，在前端展現(xiàn)上采用AJAX、FLASH作為前端展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)真正的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

● struts是控制層和視圖層，負(fù)責(zé)JSP頁(yè)面的展示和交互；

● Spring是業(yè)務(wù)邏輯層，負(fù)責(zé)具體業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以作為聯(lián)系Struts和ibatis的紐帶；

● ibatis是數(shù)據(jù)持久化層：iBATIS采用OR-Mapping的方式來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和Java對(duì)象的映射關(guān)系，可以節(jié)省大量的代碼，并且映射語(yǔ)句清晰，可維護(hù)性高。

4 結(jié)束語(yǔ)

檢驗(yàn)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試應(yīng)用，表明其可替代人工對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化分析、處理。檢驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字化檢驗(yàn)平臺(tái)從無(wú)到有的過(guò)程，使試車(chē)過(guò)程檢驗(yàn)提升到了一個(gè)科學(xué)化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化新臺(tái)階。未來(lái)，檢驗(yàn)系統(tǒng)將致力于檢驗(yàn)系統(tǒng)的兼容性及智能化的方向發(fā)展，確保數(shù)字化檢驗(yàn)系統(tǒng)為生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)提供有力的決策支持，提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]武國(guó)峰.DNC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].南京航空航天大學(xué)，2003.

[2]張家峰，呂陵軍，陳鵬等.航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能自動(dòng)測(cè)試技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2004（08）：726-728.

[3]何春燕，何軍，劉春花.MES車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)施與推廣[C].2013軍工制造業(yè)數(shù)字化技術(shù)交流會(huì)論文集，2013.

[4]梅鋼等譯.Oracle8完全參考手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

作者簡(jiǎn)介：劉婕（1978.12-），女，蒙古族，遼寧省喀喇沁左旗蒙古族自治縣人，工程師，現(xiàn)就職于中航工業(yè)黎明發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)廠(chǎng)技術(shù)專(zhuān)家，2003年畢業(yè)于沈陽(yáng)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，主要從事軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)方面的研究。

作者單位：沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110043