航空发动机试车台测试技术发展思考

1 国内航空发动机试车台测试系统的发展

现如今，随着测试系统持续地改革和优化，我国的试车台测试系统的大致发展过程经历如下。

1.1 模拟仪表

20 世纪60 年代，我国成立了首个航空发动机试车台。因为那时的仪器质量和技术水平有限，所以近乎所有的测试系统都采用了模拟仪表。许多仪表（如动圈式温度表和液压指针表等）需要工作人员手动记录，完成测量工作。这种方法记录困难、测试效率低、周期长。

1.2 集成式数据采集系统

由于使用单芯片技术的数字智能仪表已经被研制出来，导致我国的航空发动机实现了从模拟时代到数字时代的转变，并且接口和计算机技术的发展使计算机参与数据收集和处理成为可能。在20世纪80 年代，我国许多试车台成功引入了集成数据访问系统。这种类型的存储系统坚固可靠，具有较高的测试精度和多通道功能，已为大多数用户所认可。然而，由于当时计算机和通信技术水平的限制，一个试车台通常由多个集成的数据存储系统组成，用于数据录取、实验过程快速测量记录、以及实验状态监控等。其缺点是重复参数测量、设备投资成本高以及使用和维护的不便。

1.3 以虚拟仪器概念为基础的网络化测试系统

随着时间的推移，自动化仪表接口以及计算机技术的不断发展，这种情况增大了大型集成数据存储系统在实验测试系统中的优势。各式各样的总线设备工具和总线采样技术可在组件之间同时进行数据检索和传输，以确保效率。网络技术使远程和自动化工具对业务的控制更加轻松快捷，从而开启了数据交换和交换的新阶段。测试工程师可以指定如何从硬件设备中对软件进行提取，以及如何分析、处理、显示和存储数据，为特定应用程序和操作创建自定义用户界面。因此，用户也变得更具有主动权，工作也更加便利。

2 参数的采集和处理

2.1 数据采集

数据收集包括采集中涉及的所有参数以及体现其运转状况的数据。采集的信号包括数字量信，开关量信号以及模拟量信号三种：

数字信号从数字仪器传输到数字采集接口电路，使用96 路带光电隔离接口板。

开关量信号有两种，即状态信号和告警信号。可转换为6 个数字量，再通过数字量采集接口电路传入计算机。

模拟量信号经过传感器传入模拟量采集接口电路，使用2 只32 路模拟量输入，12 位A/D 分辨率和25k 赫兹的单通道采样速度。其中不同的测量有着不同的工作原理是。简要说明如下：

变送器将电压信号转换为4 到20 毫安，并将其传入到变换器之中。将5 伏特的电压信号发送到A/D 转换板，并使用电流型压力变送器以提搞抗干扰力。

用于测量信号的传感器分为两种：热电阻式传感器和热电偶式传感器。热电阻式传感器先执行R/V 转换，然后把信号进传入收集器。为了适应不同灵敏度的传感器，可以选择带程控数字放大器的模拟量接口板。此外，还可以选用高性能温度信号变送器，统一处理微小的热电势或电阻变化量，随后传输到模拟量输入通道。其它信号参数的测量原理基本相同[1]。

2.2 数据处理

数据处理的功能实际上是对各类硬件端口收集的数据进行滤波误差判别和状态识别等处理。为了提高测量精度，对参数的处理如下如下：

测量误差主要是由于流量计范围与测量流量之间的不一致和流量系数在不同范围内的变化所致。采取两中不同量程的流量计分段测量，这种方法有效提高了测量精度。此外，分别拟合其流量系数与测量频率的关系，结合测量频率，首先计算流量系数，其次计算燃油流量。这种方法可以将测量精度从1%提高到2%。

对于测量精度要求高的信号，有必要消除零漂和非线性误差。对此，可以采用现场校准数据进行曲线拟合。

3 航空发动机试车台测试技术的发展趋势

总体而言，航空发动机试车台测试技术的发展趋势可归纳为：

我们需要满足新型号的研制要求，可以改造老的试车台，扩大其试验领域，提高其试验能力。

试车台系统灵活化、多功能化。它可以测试多种气体，还可以测试可贮存自燃推进剂。它既能测试火箭又能测试发动机，测试条件调整能力不断提高。

测试设备非常集中。在测试中心，有一个完整的火箭发动机试车台，也有组合件试车台以及测试通道和冲压发动机试车台。与火箭发射场建造在一起。公共设施也能共用，例如水系统、储运系统、电力系统、数据存储系统等。

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0319/670.html