某航空發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)研究

唐成亮 田金光 吳 穎 韓 迪

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

某航空發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)研究

唐成亮 田金光 吳 穎 韓 迪

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

針對(duì)某發(fā)動(dòng)機(jī)減速過(guò)程中存在可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力過(guò)大，驅(qū)動(dòng)力矩?zé)o法有效驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可調(diào)機(jī)構(gòu)停滯，造成發(fā)動(dòng)機(jī)喘振故障，研制一種中速測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速信號(hào)采集，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)普查與定檢試驗(yàn)需求，同時(shí)系統(tǒng)采用集成化設(shè)計(jì)理念，提高試驗(yàn)效率。

發(fā)動(dòng)機(jī)；可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力；溫度；壓力；轉(zhuǎn)速；分散度

針對(duì)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)喘振故障，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性，降低使用成本，提出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力普查與監(jiān)控，通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行有桿腔、無(wú)桿腔壓力參數(shù)評(píng)估，判定發(fā)動(dòng)機(jī)的使用狀態(tài)?？紤]現(xiàn)場(chǎng)的使用環(huán)境，檢測(cè)系統(tǒng)采用集成化設(shè)計(jì)思路，提高抗振、抗干擾性，連接位置選用航空電連接器，實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)快速插拔，提高試驗(yàn)效率。能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等多種參數(shù)的采集與存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)顯示及波形回放，系統(tǒng)在采集參數(shù)類型、采樣率、使用功能、抗干擾能力等方面均進(jìn)行驗(yàn)證，滿足設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。

1　系統(tǒng)原理

系統(tǒng)以某數(shù)據(jù)采集器為核心搭建，采樣頻率可達(dá)100Hz，配隔離配電模塊、頻率轉(zhuǎn)換模塊及溫度、壓力受感元件等，通過(guò)采集軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)，由回放軟件進(jìn)行曲線回放及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)保存為excel表格形式，根據(jù)給定的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與阻滯力的評(píng)估。

1.1信號(hào)傳輸過(guò)程

采集信號(hào)四通道，其中兩組壓力信號(hào)、一組溫度信號(hào)及一組頻率信號(hào)，由于數(shù)據(jù)采集器只接收電壓信號(hào)，在信號(hào)傳輸過(guò)程中增加信號(hào)轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換與傳感器配電，壓力變送器接于發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)機(jī)構(gòu)有桿腔、無(wú)桿腔測(cè)壓點(diǎn)，將物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊，調(diào)理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的供電及信號(hào)轉(zhuǎn)換，T型熱電偶直接接入數(shù)采，頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的的轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，四組信號(hào)進(jìn)入數(shù)采模塊，數(shù)采模塊通過(guò)以太網(wǎng)傳輸進(jìn)入主控制器實(shí)現(xiàn)信號(hào)顯示與存儲(chǔ)。

1.2系統(tǒng)供電

系統(tǒng)采用集成式設(shè)計(jì)方法，將數(shù)采、調(diào)理模塊、頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊、24V直流電源、開(kāi)關(guān)、指示燈置于可移動(dòng)式控制箱內(nèi)，箱內(nèi)配置兩個(gè)航空電連接器，實(shí)現(xiàn)前端信號(hào)的接入及對(duì)后端主控制器的信號(hào)輸出，接通220V電源即可實(shí)現(xiàn)控制箱內(nèi)所有組件供電，頻率電壓轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)調(diào)理模塊由24V電源進(jìn)行供電。

2　發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)

2.1發(fā)動(dòng)機(jī)試車過(guò)程

按圖1試車程序進(jìn)行檢查，要求各狀態(tài)時(shí)間符合要求，第1、4次減速過(guò)程檢查發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)工作能力，第2、3次減速過(guò)程檢查發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)工作能力，通過(guò)比較四次壓差值特征曲線，判定發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱狀態(tài)下可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力大小及分散度。

2.2判定方法

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)減速過(guò)程中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作動(dòng)筒壓差及可調(diào)機(jī)構(gòu)跟隨性進(jìn)行檢查，統(tǒng)計(jì)減速過(guò)程可調(diào)機(jī)構(gòu)壓差曲線變化規(guī)律，判定可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力大小。

2.2.1可調(diào)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)停滯

發(fā)動(dòng)機(jī)在減速過(guò)程中，由于可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力過(guò)大，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法驅(qū)動(dòng)可調(diào)機(jī)構(gòu)，造成可調(diào)機(jī)構(gòu)停滯或間歇性停滯。

2.2.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)壓差值判定

作動(dòng)筒兩腔壓差值在對(duì)應(yīng)換算轉(zhuǎn)速下高出規(guī)定限制值時(shí)，可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力異常，有潛在故障，由于系統(tǒng)采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)為物理轉(zhuǎn)速，故需對(duì)轉(zhuǎn)速值進(jìn)行換算，其公式如下：

式中：n2R——換算轉(zhuǎn)速；n2——物理轉(zhuǎn)速；t——環(huán)境溫度。

2.2.3分散度檢查

統(tǒng)計(jì)四次減速過(guò)程中的壓差值曲線在 n2R=90%時(shí)的分散度，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)在不同狀態(tài)下調(diào)整機(jī)構(gòu)組件冷熱兼容性，發(fā)動(dòng)機(jī)是否有潛在故障。

3　典型發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)大量試驗(yàn)分析，監(jiān)測(cè)各減速過(guò)程可調(diào)機(jī)構(gòu)隨轉(zhuǎn)速變化規(guī)律，同時(shí)對(duì)比驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩腔壓差值隨換算轉(zhuǎn)速變化可判定是否存在可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力異常情況，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)積累可分為以下四種情況：

①出現(xiàn)可調(diào)機(jī)構(gòu)隨換算轉(zhuǎn)速變化有明顯滯后現(xiàn)象的，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作動(dòng)筒兩腔壓差值一定異常偏大，判定為可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力異常，其中某臺(tái)次發(fā)動(dòng)機(jī)在第一次減速過(guò)程中，可調(diào)機(jī)構(gòu)停滯，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)喘。

②出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作動(dòng)筒兩腔壓差值高出限制值的發(fā)動(dòng)機(jī)，判定為可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力異常，如圖2所示，某臺(tái)次發(fā)動(dòng)機(jī)兩次減速過(guò)程壓差值超過(guò)限定值。

圖1　發(fā)動(dòng)機(jī)試車曲線

圖2　某臺(tái)次發(fā)動(dòng)機(jī)兩腔壓差曲線圖

③在換算轉(zhuǎn)速n2R=90%，壓差分布范圍超過(guò)限制值，有潛在故障隱患，發(fā)動(dòng)機(jī)判定為可調(diào)機(jī)構(gòu)組件冷、熱兼容性差，如圖2。

④如以上3種情況均為出現(xiàn)，可判斷為發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力正常，發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用。

結(jié)語(yǔ)

此次研制的可調(diào)機(jī)構(gòu)阻滯力檢測(cè)系統(tǒng)已投入使用，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等多種參數(shù)的采集與存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)顯示及波形回放，系統(tǒng)在采集參數(shù)類型、采樣率、使用功能、抗干擾能力等方面均得到了驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)期的要求。此外集成化的設(shè)計(jì)思路極大的提高了現(xiàn)場(chǎng)的工作效率。

［1］劉君華，申忠如.現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與系統(tǒng)集成［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

［2］李立功.現(xiàn)代電子測(cè)試技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

［3］趙繼文.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)［M］.北京：科學(xué)出版社，2002.

V231

A

唐成亮（1982-）男，工程師。主要研究方向：航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試分析。