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摘要：利用现有的测控技术，结合航空发动机试验自身的特点，建立一套现代化的航空发动机环境试车台测控系统，用于模拟各种大气条件下航空发动机地面无冲量起动试验的状态监视及设备控制。实践证明该套系统具有较高的稳定性和可靠性，具有良好的工程应用价值。
关键词：测控系统；环境试车台；航空发动机
中图分类号：N945.23 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-01
一、系统原理
航空发动机环境试车台测控系统主要包括电气控制系统和数据采集系统两部分，为保证试验安全，同时增加视频监控系统。
电气控制系统通过对环境试车台架设备的控制，实现对试验舱内温度、湿度及进气流量的调节。数据采集系统主要对试车台架设备的温度、压力、流量、湿度等参数及发动机稳态和瞬态参数进行实时采集、记录、分析，同时对试验舱温度、气压等关键环境条件参数进行监测。系统通过高清、高速摄像机对试验舱内进行动态监视，图像保存到硬盘录像机内，可以实现试验舱内视频、音频回放。
二、测控系统构成
环境试车台测控系统包括台架数据采集系统、台架发动机电气系统和台架设备电气系统，设计方案以测控一体化、分布式结构为主要原则。
三、试车台测控系统设计
测控系统采用分布式设计，大规模使用网络化设备，温度、压力测量模块就近放置到测点附近，就可以降低压力测量容腔效应，提高压力测量的实时性。应用平台式操纵台布局，减少数显仪表应用，大量采用虚拟仪表技术，方便后续维护。鉴于试验舱内温度范围-50～70℃，湿度范围0～100%，温湿度变化范围大，测控系统硬件设备可靠性要求高，需要选用能够在高低温和湿度大环境中稳定工作的设备。
发动机台架电气系统采用基于PLC系统的分布式控制方式，采用WinCC控制软件编写上位机控制软件，极大地简化了控制系统结构。软件增加误操作判断，降低人为因素对发动机试验安全的影响。设备电气系统功能强大，在制冷涡轮调节方面应用前沿控制方式，实现试验设备能力范围内空气流量、温度任意调节。通过数据采集程序与控制系统监控程序进行通讯，航空发动机试验中首次将数据采集系统与控制系统融合成一个整体，实现试验数据信息共享。
1.测控系统设计原则和依据
本试验台用于不同类型的发动机（涡喷、涡扇等大、小涵道比发动机），不同的起动方式（燃气涡轮起动机、空气涡轮起动机）进行环境试验研究，测控系统能够兼容不同型号发动机。
1.1 控制系统设计
台架设备控制系统设计按照制冷机组、干燥剂再生系统、进气加温系统、燃油系统、进气系统、引射系统、加载系统等设备的技术要求，通过对各个设备子系统的控制，实现各系统的功能，能够满足试验要求。
发动机台架电缆及控制柜依据各型号发动机电气系统原理图进行设计，充分分析不同型号发动机的相似性，在设计初期即将不同机种的电缆做了归纳梳理，实现不同机种的电气线路在一个控制柜内复用，简化控制系统且具有良好的兼容性，采用科学的屏蔽处理方式，增强系统抗电磁干扰能力。
1.2 数据采集系统设计
数据采集系统主要对发动机参数和试车台各工艺系统如制冷涡轮机组、进气加温系统、干燥剂再生系统、引射系统、燃油供应系统、液压加载系统及辅助设备等系统参数进行测量。其中一些参数测点分布在设备之间的连接管路上及密闭试验舱内，由于测点比较分散以及试验舱与外界的密封等问题，我们遵循测量参数尽量本地执行A/D转换的原则。
操纵间是整个试车台的核心控制室，是整个试车台的神经中枢。所有的测量参数经由各类数据采集设备，最终汇集到操纵间的采集服务器计算机，通过数据分发服务，最终将处理好的数据传送到各个现场监控，记录计算机以及远程客户端。
根据测量设备的选择，规划整个测试系统采用分布式布局结构。气体压力采集模块，温度采集模块设计安放到发动机附近，通过网络传输到操纵间的数采计算机。
发动机管路的油压参数测量，考虑使用压力传感器箱，统一考虑供电方式，环境温度等影响测量精度的因素，通过散热转接段，高压软管转接段，压力变送器以及信号导线，经由桥架最终汇集到操纵间的VXI通用数据采集平台，通过网络传输导线，将采集结果传递到数据采集计算机。
发动机转速，推力，燃油流量等参数，通过其对应的传感器以及相对应的二次仪表，最终通过信号导线，经由桥架最终汇集到操纵间VXI采集平台，通过网络传输导线，将采集结果传递到数据采集计算机。
数字综合调节器采集得到的发动机机载参数，可以通过串口通讯，网络传输等方式直接与数据采集计算机进行数据传输。
2.测控系统软件设计
测控系统软件分为台架设备控制系统程序、发动机臺架电气系统程序和数据采集程序，设备控制系统程序主要控制制冷机组、干燥剂再生系统、进气加温系统、燃油系统、进气系统、引射系统、加载系统等设备。
发动机台架电气系统程序主要完成各种型号的发动机控制、燃气涡轮起动机及空气起动系统等台架设备控制，监视台架电源系统的电压和电流等参数。
数据采集系统程序主要完成发动机参数、设备参数的采集、计算和存储，以及数据的历程复放。
四、结论
本项目在测试和电气学科内作了深入研究，同时在机电、液压、气动学等方面取得突破性进展，在分布式数据采集及处理方法、测控一体化研究等方面取得了数项成果，在本领域处于国内先进水平。在特种试验台测控系统建设方面积累了宝贵经验，为后续露天环境试车台建设提供技术储备。
参考文献：
[1]杜建红，乔黎.航空发动机试车台自动测试系统设计[J].航空发动机，2007，3（5）.
[2]陈益林.航空发动机试车工艺[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.
[3]张宝诚.航空发动机试验和测试技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
关键词：测控系统；环境试车台；航空发动机
中图分类号：N945.23 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-01
一、系统原理
航空发动机环境试车台测控系统主要包括电气控制系统和数据采集系统两部分，为保证试验安全，同时增加视频监控系统。
电气控制系统通过对环境试车台架设备的控制，实现对试验舱内温度、湿度及进气流量的调节。数据采集系统主要对试车台架设备的温度、压力、流量、湿度等参数及发动机稳态和瞬态参数进行实时采集、记录、分析，同时对试验舱温度、气压等关键环境条件参数进行监测。系统通过高清、高速摄像机对试验舱内进行动态监视，图像保存到硬盘录像机内，可以实现试验舱内视频、音频回放。
二、测控系统构成
环境试车台测控系统包括台架数据采集系统、台架发动机电气系统和台架设备电气系统，设计方案以测控一体化、分布式结构为主要原则。
三、试车台测控系统设计
测控系统采用分布式设计，大规模使用网络化设备，温度、压力测量模块就近放置到测点附近，就可以降低压力测量容腔效应，提高压力测量的实时性。应用平台式操纵台布局，减少数显仪表应用，大量采用虚拟仪表技术，方便后续维护。鉴于试验舱内温度范围-50～70℃，湿度范围0～100%，温湿度变化范围大，测控系统硬件设备可靠性要求高，需要选用能够在高低温和湿度大环境中稳定工作的设备。
发动机台架电气系统采用基于PLC系统的分布式控制方式，采用WinCC控制软件编写上位机控制软件，极大地简化了控制系统结构。软件增加误操作判断，降低人为因素对发动机试验安全的影响。设备电气系统功能强大，在制冷涡轮调节方面应用前沿控制方式，实现试验设备能力范围内空气流量、温度任意调节。通过数据采集程序与控制系统监控程序进行通讯，航空发动机试验中首次将数据采集系统与控制系统融合成一个整体，实现试验数据信息共享。
1.测控系统设计原则和依据
本试验台用于不同类型的发动机（涡喷、涡扇等大、小涵道比发动机），不同的起动方式（燃气涡轮起动机、空气涡轮起动机）进行环境试验研究，测控系统能够兼容不同型号发动机。
1.1 控制系统设计
台架设备控制系统设计按照制冷机组、干燥剂再生系统、进气加温系统、燃油系统、进气系统、引射系统、加载系统等设备的技术要求，通过对各个设备子系统的控制，实现各系统的功能，能够满足试验要求。
发动机台架电缆及控制柜依据各型号发动机电气系统原理图进行设计，充分分析不同型号发动机的相似性，在设计初期即将不同机种的电缆做了归纳梳理，实现不同机种的电气线路在一个控制柜内复用，简化控制系统且具有良好的兼容性，采用科学的屏蔽处理方式，增强系统抗电磁干扰能力。
1.2 数据采集系统设计
数据采集系统主要对发动机参数和试车台各工艺系统如制冷涡轮机组、进气加温系统、干燥剂再生系统、引射系统、燃油供应系统、液压加载系统及辅助设备等系统参数进行测量。其中一些参数测点分布在设备之间的连接管路上及密闭试验舱内，由于测点比较分散以及试验舱与外界的密封等问题，我们遵循测量参数尽量本地执行A/D转换的原则。
操纵间是整个试车台的核心控制室，是整个试车台的神经中枢。所有的测量参数经由各类数据采集设备，最终汇集到操纵间的采集服务器计算机，通过数据分发服务，最终将处理好的数据传送到各个现场监控，记录计算机以及远程客户端。
根据测量设备的选择，规划整个测试系统采用分布式布局结构。气体压力采集模块，温度采集模块设计安放到发动机附近，通过网络传输到操纵间的数采计算机。
发动机管路的油压参数测量，考虑使用压力传感器箱，统一考虑供电方式，环境温度等影响测量精度的因素，通过散热转接段，高压软管转接段，压力变送器以及信号导线，经由桥架最终汇集到操纵间的VXI通用数据采集平台，通过网络传输导线，将采集结果传递到数据采集计算机。
发动机转速，推力，燃油流量等参数，通过其对应的传感器以及相对应的二次仪表，最终通过信号导线，经由桥架最终汇集到操纵间VXI采集平台，通过网络传输导线，将采集结果传递到数据采集计算机。
数字综合调节器采集得到的发动机机载参数，可以通过串口通讯，网络传输等方式直接与数据采集计算机进行数据传输。
2.测控系统软件设计
测控系统软件分为台架设备控制系统程序、发动机臺架电气系统程序和数据采集程序，设备控制系统程序主要控制制冷机组、干燥剂再生系统、进气加温系统、燃油系统、进气系统、引射系统、加载系统等设备。
发动机台架电气系统程序主要完成各种型号的发动机控制、燃气涡轮起动机及空气起动系统等台架设备控制，监视台架电源系统的电压和电流等参数。
数据采集系统程序主要完成发动机参数、设备参数的采集、计算和存储，以及数据的历程复放。
四、结论
本项目在测试和电气学科内作了深入研究，同时在机电、液压、气动学等方面取得突破性进展，在分布式数据采集及处理方法、测控一体化研究等方面取得了数项成果，在本领域处于国内先进水平。在特种试验台测控系统建设方面积累了宝贵经验，为后续露天环境试车台建设提供技术储备。
参考文献：
[1]杜建红，乔黎.航空发动机试车台自动测试系统设计[J].航空发动机，2007，3（5）.
[2]陈益林.航空发动机试车工艺[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.
[3]张宝诚.航空发动机试验和测试技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.