航空發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

張 琦

(中國(guó)航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院，哈爾濱 150001)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

張 琦

(中國(guó)航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院，哈爾濱 150001)

當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化水平，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測(cè)控系統(tǒng)特征做出詳細(xì)研究與闡述，對(duì)于現(xiàn)在急需解決的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)建設(shè)的有關(guān)問(wèn)題提出了一些意見(jiàn)，希望可以給航空發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)步提供參考。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)；自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)；趨勢(shì)；水平

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)前行的心臟，也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)好壞會(huì)直接影響真實(shí)的飛行狀態(tài)。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)是在千米甚至萬(wàn)米以上的高空進(jìn)行作業(yè)，因此會(huì)受到高溫、高壓以及變工等惡劣環(huán)境的影響，航空發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)性能退化的現(xiàn)象也是非常常見(jiàn)的。一旦航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能出現(xiàn)了退化，就會(huì)嚴(yán)重影響到整個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)的安全性，增加了安全隱患。在全國(guó)范圍內(nèi)，因航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障而引起的飛機(jī)事故非常多，比較被人們熟知的就是2011年，伊朗航空公司的波音客機(jī)就是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障而使整個(gè)飛機(jī)失去了動(dòng)力，造成了重大傷亡事故。為了保證安全運(yùn)行，盡量避免重大災(zāi)難事故發(fā)生，就一定要對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中的可靠性進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)正是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行安全很重要的組成體系。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控體系與別的自動(dòng)化測(cè)控體系有著很大的不同，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：第一，航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)行自動(dòng)化測(cè)控的任務(wù)總量非常大。不但要對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)全部功能都要做好有關(guān)的測(cè)試，而且還要對(duì)其他的一些性能開(kāi)展復(fù)雜的測(cè)試，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行這么多的測(cè)試，它的目的就是要求必須有獨(dú)立的邏輯判斷能力和準(zhǔn)確的運(yùn)算能力。第二，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控對(duì)進(jìn)行測(cè)試的速度有比較高的要求，標(biāo)準(zhǔn)很高，而且測(cè)試的精度必須要非常精確才可以，所以航空自動(dòng)化系統(tǒng)一定要經(jīng)常進(jìn)行測(cè)試，在反復(fù)的測(cè)試中獲得準(zhǔn)確的數(shù)值，這樣才可以適合實(shí)際具體的測(cè)控目標(biāo)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的部件組成相對(duì)比較復(fù)雜，它的構(gòu)成復(fù)雜程度好比人體，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、壓力以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等運(yùn)行的信息都能夠真實(shí)的反映出飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作狀態(tài)的好壞。除此之外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)功能部件都可以看作是單獨(dú)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，此次主要集中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、壓力以及關(guān)鍵功能部件的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析，并利用相關(guān)的監(jiān)測(cè)信息對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體和關(guān)鍵功能部件進(jìn)行了可靠性分析。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)建設(shè)需要注意的問(wèn)題

有一些航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)也可以將上面提到的各種任務(wù)進(jìn)行完成，不過(guò)它的性能卻不能充分的發(fā)揮出來(lái)，還是有著一些不穩(wěn)定因素存在，這些不穩(wěn)定的因素會(huì)嚴(yán)重制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮。具體的來(lái)看，航空發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：其一，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制通道太多，影響了檢測(cè)設(shè)施的計(jì)算，同時(shí)也會(huì)顯得計(jì)算的過(guò)程比較復(fù)雜與不準(zhǔn)，效率也沒(méi)有得到有效提高，不但增加可檢測(cè)工作的時(shí)間，也會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成不必要的麻煩與負(fù)擔(dān)，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命產(chǎn)生不利因素。其二，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)在工作中還是人為控制的時(shí)間比較長(zhǎng)，這就說(shuō)明這種自動(dòng)化的測(cè)控系統(tǒng)是在低水平的狀態(tài)，所以就不能確保測(cè)試準(zhǔn)確性。其三，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控體系在自動(dòng)化方面不容易進(jìn)入正常狀態(tài)，很多參數(shù)經(jīng)常是不能顯示準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)記錄，有的事后還要做出補(bǔ)充的行為，這就缺少了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能。以上這些問(wèn)題，會(huì)使自動(dòng)化測(cè)控體系無(wú)法達(dá)到正常指標(biāo)，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的故障無(wú)法做到及時(shí)處理，這不適合現(xiàn)在航空的三高要求需求，需要工作人員使用有效方法做好調(diào)整。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)主要的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 測(cè)控體系的硬件和信號(hào)要做好正確的調(diào)整

工作人員對(duì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)要提前的優(yōu)化，重視工控機(jī)的使用，精心組成主控板，多功能板和信號(hào)調(diào)理板為主要的部件。此外，要將小信號(hào)進(jìn)行合理調(diào)理，經(jīng)過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱電信號(hào)非常小，它的傳輸距離很長(zhǎng)，這個(gè)時(shí)候在現(xiàn)場(chǎng)的干擾很多。針對(duì)這種原則合理的選擇適合的測(cè)量芯片，選擇的原則就是選那些干擾少與精度高的小信號(hào)，在這樣的基礎(chǔ)上確保可以對(duì)嵌入方案順利實(shí)施。

3.2 建設(shè)軟件系統(tǒng)與算法過(guò)程

這里面主要有以下內(nèi)容：制定好對(duì)應(yīng)軟件具體的流程測(cè)控計(jì)劃。詳細(xì)展開(kāi)來(lái)看就是有關(guān)的信息數(shù)據(jù)要做到科學(xué)的采集，數(shù)據(jù)信息的顯示與檢測(cè)信息的顯示要同樣重視。另外，對(duì)于動(dòng)態(tài)的檢測(cè)也要重視，這個(gè)階段的任務(wù)是檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能是否正常，根據(jù)具體的參數(shù)制定科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)計(jì)劃。再有就是采用監(jiān)測(cè)點(diǎn)搜索方法，在動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)中，需要工作人員采用自動(dòng)引入信號(hào)的方式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)以及控制器監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的調(diào)整，并以單方面因素試驗(yàn)為主要依據(jù)，設(shè)計(jì)出一種時(shí)序遞增的自動(dòng)化搜索算法，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)調(diào)整的過(guò)程，進(jìn)而有效完成與之相對(duì)應(yīng)的測(cè)控工作。

3.3 對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)總體的發(fā)展趨勢(shì)，工作人員需要正確的把握

主要就是經(jīng)過(guò)以上敘述，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化，推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)步與發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：第一，自動(dòng)化檢測(cè)整體效率提高，它能夠在很短時(shí)間里進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了程序簡(jiǎn)化效率提高的目標(biāo)，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用時(shí)間長(zhǎng)短沒(méi)有什么問(wèn)題。第二，系統(tǒng)檢測(cè)在自動(dòng)化方面的程度提高，一些參數(shù)可以進(jìn)行自動(dòng)生成，讓重要信息數(shù)據(jù)朝精確方向進(jìn)步，表現(xiàn)了很好的信息管理功能。第三，檢測(cè)內(nèi)容變得比以前要豐富，這樣形成的檢測(cè)系統(tǒng)能夠確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)始終在正常的工作狀態(tài)中。第四，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)組成會(huì)變得比以前要簡(jiǎn)單，性能也會(huì)變得更高與更準(zhǔn)確。

3.4 開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)測(cè)與管理中，研究人員根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況，可以開(kāi)設(shè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)這一心臟進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理，這樣就可以極大的提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性和穩(wěn)定性，并且在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提早預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)可以出現(xiàn)的問(wèn)題，提前做好發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)工作，進(jìn)一步保障航空發(fā)動(dòng)機(jī)的有效運(yùn)行，保障人們的生命安全。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的闡述可以看到，建設(shè)一個(gè)完善的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)，不但要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)各項(xiàng)的任務(wù)能不能很好的完成，還應(yīng)該確保測(cè)控過(guò)程中在效率方面可以有明顯提高，在這之間發(fā)揮出自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的功能，這也是未來(lái)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)持續(xù)升級(jí)不斷發(fā)展的動(dòng)力。筆者相信航空方面的研究人員在這個(gè)方面不斷的經(jīng)驗(yàn)積累，未來(lái)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)不管是在性能還是在功能與效率上都會(huì)取得持續(xù)的提高，確保航空體系的穩(wěn)定與可靠。

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Development trend of aeroengine automatic measurement and control system

ZHANG Qi

(AVIC Aerodynamics Research Institute, Harbin 150001, China)

The aeroengine has realized the automation level step by step, the detailed research and elaboration on the characteristics of automatic control system has been made, solutions for automated control system construction has been proposed, hoping to provide reference for progress of automatic measurement and control system.

Aeroengine; Automatic measurement and control system; Trend; Level

2016-09-23

張琦(1983-)，男，學(xué)士，工程師。

V233

B

1674-8646(2016)24-0040-02