試論航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試及數(shù)據(jù)管理技術(shù)

李 楊，禮家賀，於 琦

隨著我國(guó)航空技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)得到了極大的提升，不僅安全性和可靠性得到了保證，而且經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性也在不斷的進(jìn)步。為了進(jìn)一步提升我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)管理技術(shù)中充分應(yīng)用信息技術(shù)管理信息流，構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試管理系統(tǒng)，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)實(shí)施綜合管理和分析，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理的全面性和有效的關(guān)聯(lián)性。進(jìn)一步研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試即數(shù)據(jù)管理技術(shù)，對(duì)于提升數(shù)據(jù)管理的效率和康孔發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)的安全性、可靠性有著重要的意義。

1 國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)主要應(yīng)用數(shù)字模擬技術(shù)、實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。近些年隨著自動(dòng)化技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試中逐漸的引入智能傳感技術(shù)、電磁感應(yīng)技術(shù)、光電監(jiān)測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)等，豐富了航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法，不僅減少了航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試的次數(shù)，還提升了試驗(yàn)測(cè)試的準(zhǔn)確性。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的設(shè)備主要有飛行試驗(yàn)設(shè)備、高空試驗(yàn)設(shè)備、地面試驗(yàn)設(shè)備3 種，滿足了不同狀態(tài)下對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的測(cè)試。此外，還組建了航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)。從航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試的設(shè)備及其系統(tǒng)來(lái)講，目前我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試工具及其管理技術(shù)較為全面，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)測(cè)試的基本需求。并且航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)還在不斷的發(fā)展和提升中，部分系統(tǒng)中采用紅外線、激光技術(shù)，結(jié)合遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，既方便了航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程的實(shí)施，同時(shí)更進(jìn)一步的保證了航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)的精確性。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、系統(tǒng)及測(cè)試特點(diǎn)

2.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1）飛行試驗(yàn)設(shè)備。飛行實(shí)驗(yàn)設(shè)備是高空模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行條件，實(shí)施前提是必須將航空發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在航空飛行器中，并在航空飛行器中安裝測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)采集航空飛行器在飛行中的狀態(tài)，從而起到采集航空發(fā)動(dòng)機(jī)飛行狀態(tài)下完整的運(yùn)行信息。目前飛行實(shí)驗(yàn)設(shè)備+遙感系統(tǒng)的應(yīng)用，確保了航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)的即時(shí)性，采集信息通過(guò)遙感系統(tǒng)自動(dòng)即時(shí)的傳輸?shù)降孛婵刂浦行摹Ｔ陲w行試驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)高空模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)，還可以縮短試驗(yàn)時(shí)間，降低試驗(yàn)成本。

2）高空試驗(yàn)設(shè)備。高空模擬試驗(yàn)設(shè)備是通過(guò)模擬打洞機(jī)在高空條件下艙內(nèi)壓力、溫度參數(shù)的變化，來(lái)了解航空發(fā)動(dòng)機(jī)在不同高度和溫度環(huán)境下的工作狀態(tài)，其主要目的是為了測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

3）地面試驗(yàn)設(shè)備。地面試驗(yàn)設(shè)備是在不同的試驗(yàn)車間內(nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的功能完成性能的檢測(cè)。地面試驗(yàn)設(shè)備有試車間、操縱間、測(cè)試設(shè)備間、試車臺(tái)系統(tǒng)等組成。試車間主要檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)推力，操縱間是檢測(cè)人員控制和監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作室，測(cè)試設(shè)備間是監(jiān)測(cè)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能的車間，試車臺(tái)系統(tǒng)是試車間的完成系統(tǒng)測(cè)試的平臺(tái)。

2.2 系統(tǒng)測(cè)試

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)包括自動(dòng)記錄設(shè)備、顯示設(shè)備、信號(hào)變換器、傳感器、遙感系統(tǒng)等幾部分，通過(guò)無(wú)線設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連，系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)具有聯(lián)機(jī)操作的能力。在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)化信息采集技術(shù)和處理技術(shù)完成對(duì)信息的快速采集與分析處理，并設(shè)有1 000 條通道用于信息輸出，確保信息輸出的有效性。

2.3 測(cè)試特點(diǎn)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試體現(xiàn)了技術(shù)的綜合性、信息的多樣性和測(cè)試要求的精準(zhǔn)性。航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造負(fù)載，因此需要整合材料檢測(cè)技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、光電技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、計(jì)算機(jī)電子技術(shù)、故障診斷技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等進(jìn)行對(duì)性能進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。由于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此冊(cè)數(shù)數(shù)據(jù)具有多樣性的特征。例如燃油量、位移、空氣流量、氣流速度、功率等。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)受多種因素影響，小小的參數(shù)及其指標(biāo)誤差都可能影響其整體運(yùn)行性能，因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于試驗(yàn)檢測(cè)的進(jìn)度要求極高，要求試驗(yàn)過(guò)程做到穩(wěn)、精、快。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)管理技術(shù)的管理需求

隨著我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試提出了更高的要求。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)得到提升，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其元件的緊密性要求較高，各部件一起系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)、更靈活，因此需要更加精密的性能試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備，確保對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合管理和綜合分析的精確性、有效性，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)性能的可靠性、安全性和穩(wěn)定性。在這種背景下，充分應(yīng)用了自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)和信息系統(tǒng)，規(guī)定統(tǒng)一的信息管理標(biāo)準(zhǔn)，從而加強(qiáng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，這有助于充分挖掘有效信息，優(yōu)化信息資源配置，提高發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試的效率，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試和研發(fā)的周期。航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試信息化管理平臺(tái)就是其數(shù)據(jù)管理的新需求。

4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究

4.1 試驗(yàn)過(guò)程繁雜

航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試的流程為項(xiàng)目立項(xiàng)→項(xiàng)目準(zhǔn)備→項(xiàng)目執(zhí)行→項(xiàng)目終結(jié)→項(xiàng)目驗(yàn)收，其數(shù)據(jù)管理的對(duì)象為試驗(yàn)數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和試車數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)管理過(guò)程中涉及到試驗(yàn)輸入、試驗(yàn)規(guī)劃、試驗(yàn)流程、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)設(shè)備等多個(gè)環(huán)節(jié)，相對(duì)而言整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程較為繁雜，試驗(yàn)各階段涉及的內(nèi)容多而復(fù)雜，因此對(duì)于數(shù)據(jù)管理人員及其數(shù)據(jù)管理技術(shù)要求較高。為了保證試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，試驗(yàn)前要充分做好試驗(yàn)環(huán)境保障、設(shè)備保障人員及技術(shù)保障。

4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散

航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)復(fù)雜，因此試驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)項(xiàng)目較多，都需要分類整理。一般在試驗(yàn)過(guò)程中收集到的數(shù)據(jù)都較為分散，由于數(shù)據(jù)較多，常常包括材料可靠性測(cè)試、各部件性能測(cè)試、聲學(xué)測(cè)試、動(dòng)力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)等，因此數(shù)據(jù)整理的難度較大。這要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)分類管理能力，同時(shí)又具有獨(dú)立運(yùn)行的能力，才能確保數(shù)據(jù)綜合整理的條理性和高效利用。

4.3 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、格式差異

目前，國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)格式和管理標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家、不同批次的航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)備檢測(cè)出的數(shù)據(jù)格式不同，這給航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)分析整理工作增加了難度和工作量。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和格式的差異性，嚴(yán)重阻礙了發(fā)動(dòng)機(jī)研究進(jìn)度。這就要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試系規(guī)定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)和格式。

4.4 數(shù)據(jù)管理內(nèi)容多

航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造中涉及較多的學(xué)科內(nèi)容，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)原理知識(shí)復(fù)雜，內(nèi)容涉及面較廣，常常包括飛控、氣動(dòng)、聲學(xué)、流體、電氣、航電等十幾個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容。這要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及其子系統(tǒng)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行分類管理，才能適應(yīng)復(fù)雜的系統(tǒng)內(nèi)容管理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)管理技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、零部件及其性能優(yōu)化的基礎(chǔ)。研究人員要通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)全面性的研究和分析來(lái)了解航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件或系統(tǒng)缺陷的部分，對(duì)其實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)和技術(shù)改善。因此，首先需要確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)管理性和數(shù)據(jù)采集、覆蓋的全面性。為了方便航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究的技術(shù)交流，其次國(guó)內(nèi)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)管理技術(shù)還要加強(qiáng)管理標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范、統(tǒng)一，為國(guó)內(nèi)外專家技術(shù)交流和探討打好信息基礎(chǔ)，確保技術(shù)交流工作的有序開(kāi)展。