航空發(fā)動機通用仿真器的制造方法
【專利摘要】航空發(fā)動機通用仿真器，包括上位工控機、仿真測控計算機、顯示控制臺、帶多種儀器硬件模塊的組合儀器機箱及儀器擴展機箱、信號適配單元、直流穩(wěn)壓電源、專用測試電纜，其特點是：采用帶環(huán)控裝置的內(nèi)置標準工業(yè)儀器安裝機架的減震可移動式機柜集成所有硬件的模塊化結(jié)構(gòu)設計，保證整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的同時兼顧了發(fā)動機系統(tǒng)級仿真試驗的不同環(huán)境需求。仿真測控計算機采用嵌入式高性能實時操作系統(tǒng)運行發(fā)動機數(shù)學模型，保證仿真試驗的實時性、有效性。組成測試系統(tǒng)的硬件架構(gòu)采用標準PXI總線開放式架構(gòu)，可根據(jù)具體的測試應用，擴展配置各種成熟的PXI總線接口的硬件模塊，具備自動化程度高、可擴展性、兼容性強、維護性好等優(yōu)點。信號適配單元集成配置有標準和通用電連接器，只需更換相應配套測試連接電纜，發(fā)動機仿真器就可以快速重構(gòu)測試系統(tǒng)電氣連接，可滿足平臺通用性要求。
【專利說明】航空發(fā)動機通用仿真器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的仿真測試系統(tǒng)，尤其涉及一種用于航空發(fā)動機數(shù)字式電子控制器硬件在回路的仿真測試系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]當前，航空發(fā)動機控制系統(tǒng)已是一個多變量、時變、非線性、多功能的復雜數(shù)字式控制系統(tǒng)，其性能的優(yōu)劣直接影響航空發(fā)動機及飛機的性能，同時它也是一項高難度的技術，其間要完成系統(tǒng)研制、地面臺架試車、高空臺試車和裝機試飛驗證等工作。隨著控制功能需求的增加和控制變量的不斷增多，控制系統(tǒng)越來越復雜，其中，數(shù)字電子控制器的輸入輸出信號類型由幾種變?yōu)閹资N；信號數(shù)量由十幾個變?yōu)樯习賯€，甚至幾百個；精度控制要求也越來越高。錯綜復雜的信號參數(shù)給發(fā)動機及控制系統(tǒng)的研制和試驗以及后期維護帶來了很大的困難，人工采集和處理這些參數(shù)數(shù)據(jù)已帶來了大幅度成本增加和時間的延長。為了減少控制系統(tǒng)研制成本，縮短研制周期，降低研制風險，確保發(fā)動機試驗過程中的安全，在發(fā)動機進入實際試車前必須通過大量的發(fā)動機仿真試驗和故障模擬，充分掌握控制系統(tǒng)的特性后，才能保證在發(fā)動機試車中有指導工程實踐作用，防止意外發(fā)生。所以在設計和研制控制系統(tǒng)的同時必須考慮一個非常重要的“副”產(chǎn)品一發(fā)動機仿真器(反控制器)，用以替代真實的發(fā)動機，進行大量的控制系統(tǒng)功能驗證實驗。在《航空發(fā)動機數(shù)字電子控制系統(tǒng)通用規(guī)范》新修訂版中對于數(shù)控系統(tǒng)硬件回路故障及發(fā)動機故障(單個及組合故障)的仿真覆蓋量要求，視發(fā)動機及控制系統(tǒng)功能的復雜程度可以達到幾何級數(shù)，單靠人工已無法完成龐大的測試工作量，所以在仿真設備的研制上必須采取相應措施。
[0003]目前國內(nèi)進行電子控制器相關測試采取的技術手段有以幾種方式:
[0004]一種是研制專用模擬電子式控制器檢測臺，采用傳統(tǒng)以人工操作模擬電子儀器設備的試驗技術手段，可以對控制器單個功能進行開環(huán)測試，但由于自動化程度低，設備功能單一，操作過程復雜，試驗效率低下，對于復雜的發(fā)動機仿真對象，需要進行控制系統(tǒng)組合功能的閉環(huán)測試場合，如硬件在回路測試，就無能為力。
[0005]另一種是采購國外專業(yè)仿真測試系統(tǒng)產(chǎn)品，如美國ADI公司的基于ADvantageFrameWork的HIL(硬件在回路)仿真測試系統(tǒng)，采用的是基于PCI總線架構(gòu)系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)品組成復雜，板卡大都采用傳統(tǒng)金手指模式，其缺點主要是結(jié)構(gòu)可靠性不夠高，散熱性能不好，不能滿足移動和抗振要求，針對的是實驗室條件的仿真測試，對于需要外場臨時性的測試場合則不適合，同時由于技術保護原因，其采用專用的實時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)缺乏通用性，兼容配套硬件廠家極少，導致高昂的系統(tǒng)投入成本，以及更高的后期運行維護成本，使其性價比不高。關鍵的核心技術，如發(fā)動機數(shù)學模型對用戶不透明，仿真對象一旦變化，又必須投入大量資金重新簽訂協(xié)議開發(fā)。
[0006]還有一種是放入到飛機整機系統(tǒng)綜合仿真試驗中去考核，如200910147119.0《一種飛機發(fā)動機動態(tài)仿真試驗臺》專利所述試驗臺，該試驗臺針對的是發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)在整個飛行包線內(nèi)的實際工作過程的仿真模擬，主要是驗證飛行控制與動力系統(tǒng)控制功能的協(xié)調(diào)性，而并不是針對控制系統(tǒng)研制過程中的發(fā)動機特性仿真。其不足之處在于:該試驗臺設備組成龐大，只能滿足實驗室環(huán)境條件下的測試；該試驗臺雖然也包括有發(fā)動機仿真模擬設備，但由于針對性不強，在系統(tǒng)設計上，模型仿真計算機沒有采用硬件實時系統(tǒng)，完全靠軟件定時，無法滿足控制系統(tǒng)對于控制律驗證上精確定時的要求，有可能會造成工程型號上的反復；發(fā)動機傳感器特性模擬上仍然采用非標器件搭配模擬或數(shù)字電路接口，其平臺通用性不強，由于不同控制器電氣接口匹配性問題，可能會引起試驗結(jié)果的不確定；在故障仿真上，該試驗臺不具備仿真硬件回路故障，如信號開路、短路、噪聲干擾等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為解決上述不足之處，設計一種航空發(fā)動機控制系統(tǒng)測試用的發(fā)動機通用仿真器，通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]航空發(fā)動機通用仿真器(以下簡稱發(fā)動機仿真器)包括機柜、顯示控制臺、上位工控機、信號適配單元、直流穩(wěn)壓電源、組合儀器機箱、儀器擴展機箱、仿真測控計算機、專用測試電纜。其中適配單元機箱背板上集成有與被測發(fā)動機控制器連接用的通用電連接器，和與儀器擴展機箱、組合儀器機箱連接用的標準電連接器；
[0009]被測發(fā)動機控制器通過專用測試電纜與信號適配單元的通用電連接器連接，其模擬信號輸入、模擬信號輸出經(jīng)信號適配單元電路處理后通過標準電連接器與儀器擴展機箱、組合儀器機箱連接；組合儀器機箱與仿真測控計算機通過PXI總線方式連接；直流穩(wěn)壓電源通過信號適配單元給被測發(fā)動機控制器和信號適配單元內(nèi)適配單元電路提供工作電源；
[0010]所述的儀器擴展機箱為備用PXI擴展機箱，用于根據(jù)測試需求擴展相應PXI總線儀器板卡，該機箱通過一塊PXI總線擴展卡與組合儀器機箱連接。機柜為帶系統(tǒng)散熱及加溫環(huán)控裝置的減震移動式機柜，該機柜內(nèi)置工業(yè)標準儀器安裝機架，可以將上述各硬件單元全部集成，便于運輸及適應外場環(huán)境條件下工作。
[0011]所述的發(fā)動機仿真器，組成測試系統(tǒng)的硬件架構(gòu)采用PXI總線開放式架構(gòu)。組合儀器機箱采用嵌入式控制器插槽(零槽)的標準PXI總線擴展機箱，該機箱插槽采用PXI總線標準的針式連接方式；仿真測控計算機采用帶實時操作系統(tǒng)的嵌入式計算機(零槽控制器)，安裝于組合儀器機箱零槽內(nèi)，通過PXI總線控制機箱其余插槽上的硬件資源；機箱其余插槽，則根據(jù)測試任務要求相應配置各種PXI總線卡式儀器資源；上位工控機通過以太網(wǎng)絡連接訪問仿真測控計算機；機柜采用可移動式機柜集成所有硬件資源的模塊化結(jié)構(gòu)設計，可以保證整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的同時兼顧了發(fā)動機綜合仿真試驗的不同環(huán)境需求；通過信號適配單元的分配連接，構(gòu)成不同型號控制器的測試系統(tǒng)，實現(xiàn)測試平臺的通用性功能。
[0012]所述的信號適配單元功能及結(jié)構(gòu)設計:信號適配單元是為被測發(fā)動機控制器與發(fā)動機仿真器之間提供電子、電氣和機械連接接口的裝置。信號適配單元包括適配單元機箱、適配單元電路和標準電連接器、通用電連接器。適配單元電路安裝在適配單元機箱內(nèi)；適配單元機箱為定制的標準工業(yè)機箱上架安裝結(jié)構(gòu)設計，便于可移動式機柜集成。適配單元電路包括故障注入控制線控制的故障注入配置端子、數(shù)字輸入/輸出通道限流和反壓保護電路、電源分配開關、激勵信號調(diào)理端子、采集信號調(diào)理端子，測試儀器電氣接口和測試信號電氣接口，通過測試信號電氣接口集成的通用電連接器，把信號適配單元與被測發(fā)動機控制器連接；通過測試儀器電氣接口集成的標準電連接器，把信號適配單元與儀器擴展機箱、組合儀器機箱連接。
[0013]所述的專用測試電纜及信號適配單元接口設計:專用測試電纜是被測發(fā)動機控制器與信號適配單元進行電氣連接的橋梁。由于被測發(fā)動機控制器端接口各異，信號適配單元與被測發(fā)動機控制器的連接既要實現(xiàn)連接的防差錯功能，又要實現(xiàn)信號通道的自然分配，所以根據(jù)各種信號的電氣特性和連接要求，信號適配單元接口設計為將組合儀器機箱及儀器擴展機箱上所有硬件模塊的輸入輸出通道與測試儀器電氣接口上集成的帶相應連接標識的標準電連接器連接，并通過信號適配單元電路的激勵信號調(diào)理端子和故障注入配置端子進行前端處理和故障分配，最后通過測試信號電氣接口上集成的通用電連接器送入被測發(fā)動機控制器，既完成了硬件回路故障注入，也保證硬件通道資源的合理分配以及連接的正確性，同時，只需更換信號適配單元連接至發(fā)動機控制器的專用測試電纜，即可完成多種型號發(fā)動機控制器測試系統(tǒng)電氣連接的快速重構(gòu)，實現(xiàn)通用性。
[0014]本發(fā)明具有如下優(yōu)點及效果:
[0015]1.兼容性、擴展能力強:采用測控工業(yè)標準PXI總線系統(tǒng)架構(gòu)突破了 PCI總線在計算機測試應用數(shù)量上的限制，可以根據(jù)測試需求無限擴充相應硬件板卡，且所有PXI總線接口產(chǎn)品都相互兼容。
[0016]2.可維護性好:所有硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)設計，系統(tǒng)可以自動檢測故障、定位并隔離到板卡和測試通道，以便通過更換備用測試通道或單元板卡的方式進行快速維護。
[0017]3.平臺通用性好:信號適配單元采用了標準電連接器和通用電連接器設計，只需更換適配單元機箱到被測發(fā)動機控制器相應的連接測試電纜，選擇相應的發(fā)動機數(shù)學模型，就可以快速重構(gòu)測試系統(tǒng)，以適應不同型號發(fā)動機的仿真試驗。
[0018]4.環(huán)境適應性強:自帶直流穩(wěn)壓工作電源模塊，采用帶環(huán)控裝置的減震可移動式機柜，可以適應多種運輸和移動方式，以及從實驗室到露天外場的環(huán)境試驗條件，具有一定的電磁兼容能力，可以參與一定程度的控制系統(tǒng)(包括飛機)整機電磁兼容性試驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為發(fā)動機通用仿真器系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖
[0020]1-機柜2-顯示控制臺3-上位工控機4-信號適配單元5-直流穩(wěn)壓電源[0021 ]6-儀器擴展機箱7-仿真測控計算機8-組合儀器機箱
[0022]圖2為信號適配單元內(nèi)部功能原理框圖
[0023]10-適配單元機箱11-適配單元電路12-故障注入配置端子
[0024]13-數(shù)字輸入/輸出通道限流和反壓保護電路14-電源分配開關
[0025]15-激勵信號調(diào)理端子16-采集信號調(diào)理端子17-故障注入控制線
[0026]18-通訊信號19-模擬信號輸出20-模擬信號輸入21-測試儀器電氣接口
[0027]22-標準電連接器23-測試信號電氣接口 24-通用電連接器
[0028]圖3為發(fā)動機數(shù)學模型工作流程框圖
[0029]25-飛行及油門指令參數(shù)26-模型初始化完成27-用戶觸發(fā)模式
[0030]28-模型計算模式29-按模型計算參數(shù)輸出30-按試車數(shù)據(jù)擬合參數(shù)輸出[0031]圖4為發(fā)動機控制系統(tǒng)閉環(huán)仿真試驗構(gòu)型示意圖
[0032]9-仿真及測控軟件31-專用測試電纜32-飛行管理計算機33-發(fā)動機控制器
[0033]34-發(fā)動機油門控制器35-發(fā)動機油門電機36-發(fā)動機地面維護設備【具體實施方式】
[0034]下面通過具體實例對本發(fā)明做進一步詳述。以下實施只是描述性的不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0035]由圖1至圖4可知，航空發(fā)動機通用仿真器包括機柜1、顯示控制臺2、上位工控機3、信號適配單元4、直流穩(wěn)壓電源5、儀器擴展機箱6、仿真測控計算機7、組合儀器機箱8，專用測試電纜31和仿真及測控軟件9 ;組成測試系統(tǒng)的硬件架構(gòu)采用PXI總線開放式架構(gòu)。信號適配單元4是為被測發(fā)動機控制器33與儀器擴展機箱6、組合儀器機箱8之間提供電子、電氣和機械連接接口的裝置，包括適配單元機箱10、適配單元電路11、標準電連接器22，通用電連接器24。適配單元電路4安裝在適配單元機箱10內(nèi)。適配單元機箱10背板上集成有與被測發(fā)動機控制器33連接用的通用電連接器24，和與儀器擴展機箱6、組合儀器機箱8連接用的標準電連接器22。
[0036]被測發(fā)動機控制器33通過專用測試電纜31與信號適配單元4的通用電連接器24連接，其模擬信號輸入20、模擬信號輸出19經(jīng)信號適配單元電路11處理后通過標準電連接器22與儀器擴展機箱6、組合儀器機箱8連接。組合儀器機箱8與仿真測控計算機7通過PXI總線方式連接。
[0037]直流穩(wěn)壓電源5通過信號適配單元4給被測發(fā)動機控制器33和信號適配單元4內(nèi)適配單元電路11提供工作電源。
[0038]上位工控機3通過以太網(wǎng)絡連接訪問仿真測控計算機7。適配單元電路11包括故障注入控制線17控制的故障注入配置端子12、數(shù)字輸入/輸出通道限流和反壓保護電路13、電源分配開關14、激勵信號調(diào)理端子15、采集信號調(diào)理端子16，測試儀器電氣接口 21和測試信號電氣接口 23，通過測試信號電氣接口 23集成的通用電連接器24，把信號適配單元4與被測發(fā)動機控制器33連接；通過測試儀器電氣接口 21集成的標準電連接器24，把信號適配單元4與儀器擴展機箱6、組合儀器機箱8連接。
[0039]組合儀器機箱8采用嵌入式控制器插槽(零槽)的標準PXI總線擴展機箱，該機箱插槽采用PXI總線標準的針式連接方式；仿真測控計算機7采用帶實時操作系統(tǒng)的嵌入式計算機(零槽控制器)，安裝于組合儀器機箱8零槽內(nèi)，通過PXI總線控制機箱其余插槽上的硬件資源；機箱其余插槽，則根據(jù)測試任務要求相應配置各種PXI總線卡式儀器資源。
[0040]機柜I采用可移動式機柜集成所有硬件資源的模塊化結(jié)構(gòu)設計，保證整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的同時兼顧了發(fā)動機綜合仿真試驗的不同環(huán)境需求；利用這些資源，可根據(jù)被測發(fā)動機控制器33的測試需求靈活分配，通過信號適配單元4的分配連接，構(gòu)成不同型號控制器的測試系統(tǒng)，實現(xiàn)測試平臺的通用性功能。
[0041]適配單元機箱10為定制的標準工業(yè)機箱上架安裝結(jié)構(gòu)設計，便于可移動式機柜集成。
[0042]儀器擴展機箱6為備用PXI擴展機箱，用于根據(jù)測試需求擴展相應PXI總線儀器板卡，該機箱通過一塊PXI總線擴展卡與組合儀器機箱8連接，并受仿真測控計算機7控制。
[0043]機柜I為帶系統(tǒng)散熱及加溫環(huán)控裝置的減震移動式機柜，該機柜內(nèi)置工業(yè)標準儀器安裝機架，可以將上述各硬件單元全部集成，便于運輸及適應外場環(huán)境條件下工作。
[0044]由于被測發(fā)動機控制器33端接口各異，信號適配單元4與被測發(fā)動機控制器33的連接既要實現(xiàn)連接的防差錯功能，又要實現(xiàn)信號通道的自然分配，所以根據(jù)各種信號的電氣特性和連接要求，信號適配單元接口設計為將組合儀器機箱8及儀器擴展機箱6上所有硬件模塊的輸入輸出通道與測試儀器電氣接口 21上集成的帶相應連接標識的標準電連接器22連接，并通過信號適配單元電路11的激勵信號調(diào)理端子15和故障注入配置端子12進行前端處理和故障分配，最后通過測試信號電氣接口 23上集成的通用電連接器24送入被測發(fā)動機控制器33。只需更換信號適配單元4連接至發(fā)動機控制器33的專用測試電纜31，即可完成多種型號發(fā)動機控制器測試系統(tǒng)電氣連接的快速重構(gòu)，實現(xiàn)通用性。
[0045]實施例
[0046]為滿足未來多型號、多任務的發(fā)動機控制系統(tǒng)仿真測試功能擴展需求，用于安裝PXI板卡的組合儀器機箱8選用NI公司3U18槽PX1-1045多功能機箱；仿真測控計算機7選用NI公司PX1-8109RT高性能2.66GHz雙核PXI嵌入式實時控制器(配裝實時操作系統(tǒng))，安裝于PX1-1045機箱零槽內(nèi)，相比傳統(tǒng)外置式計算機通過MX1-PXI控制卡連接PXI機箱的方式集成度高，系統(tǒng)實時性大大提高，也便于按設備狀態(tài)來管理仿真測控計算機7。為實現(xiàn)本地顯示及用戶交互式配置測試流程，上位工控機3選配了 I臺研華IPC-610H工控機，一臺IU機架抽屜式IXD顯示器(17英寸高亮度TFT IXD屏)帶組合鍵盤、觸控鼠標的KVM170—體化顯示控制臺，用于操作控制、界面顯示和數(shù)據(jù)處理。為給仿真器、控制器、油門電機、油門控制器等系統(tǒng)工作附件提供直流27V工作電源，直流穩(wěn)壓電源5配置一臺3U機架式2路OV?30V/5A電壓可調(diào)或可編程直流穩(wěn)壓電源，由信號適配單元機箱10進行電源分配。
[0047]為模擬發(fā)動機傳感器信號通路上的物理故障(短路、開路)，選用NI公司68通道、2A故障注入單元(FIU)模塊PX1-2510，該模塊適合硬件在環(huán)(HIL)應用和電子可靠性測試，用來仿真信號開路，管腳間短路(pin-to-pin)，對電源短路，對地短路故障。通過編程設計，可自動完成對發(fā)動機控制器33覆蓋式故障注入檢測，該模塊安裝于PX1-1045機箱，該機箱其余插槽分別安裝以下PXI總線板卡儀器:8通道PX1-6733頻率量輸出模塊，用于O?40V/0?IOOHz正弦波和方波信號輸出，主要模擬轉(zhuǎn)速傳感器；16通道PX1-6704直流電壓輸出模塊，O?IOV直流輸出，用于模擬熱電偶溫度信號；8通道PICKERING熱電阻輸出模塊，O?300Ω帶激勵5mA，用于模擬燃油、滑油溫度等熱電阻(RTD)特性輸出信號；8通道PX1-6624脈沖電壓輸入/輸出模塊,0?IOV脈沖方波輸出，用于模擬管路流道壓力(滑油、燃油壓力)信號；8通道PX1-6230直流電壓采集模塊，用于采集油門桿角度反饋信號；32通道PX1-6514數(shù)字輸入/輸出模塊，用于米集控制器負載驅(qū)動電氣輸出信號。以上板卡的通道輸出均可以通過編程控制，完成諸如多種信號噪聲加入、失真、漂移等發(fā)動機控制器所需傳感器動態(tài)性能仿真的故障注入。
[0048]由圖4可知，所述發(fā)動機仿真器進行發(fā)動機控制系統(tǒng)閉環(huán)測試時，各組成部分的連接關系，其中虛線框表示所述發(fā)動機仿真器的系統(tǒng)組成，飛行管理計算機32通過以太網(wǎng)連接仿真器上位工控機3，上位工控機3通過以太網(wǎng)連接仿真測控計算機7，采用TCP/IP通訊協(xié)議交換數(shù)據(jù)，并實時顯示在一體化顯示控制臺2的顯示器上。仿真測控計算機7通過背板PXI數(shù)據(jù)總線控制儀器擴展機箱6和組合儀器機箱8上的所有PXI總線儀器模塊的硬件通道以及數(shù)據(jù)傳送。所有硬件通道通過標準電連接器22連接至信號適配單元4內(nèi)部各自工業(yè)端口激勵信號調(diào)理端子15和采集信號調(diào)理端子16，通過專用測試電纜31采集發(fā)動機控制器33及發(fā)動機油門控制器34的輸出，或輸出激勵信號給發(fā)動機控制器33。直流穩(wěn)壓工作電源5通過信號適配單元4電源分配開關14的分配控制，可以給發(fā)動機控制器33以及發(fā)動機油門電機35提供27V穩(wěn)壓工作電源。
[0049]進行發(fā)動機控制系統(tǒng)閉環(huán)仿真試驗時，上位工控機3采用UDP通訊協(xié)議，從飛行管理計算機32獲取當前飛行仿真參數(shù)(氣壓高度、馬赫數(shù))，同時向飛行管理計算機32實時(定周期)傳遞發(fā)動機狀態(tài)仿真參數(shù)(發(fā)動機轉(zhuǎn)速、渦輪后溫度、進口總溫、推力等)。測控仿真計算機7從上位工控機3獲取當前飛行參數(shù)后，運行發(fā)動機數(shù)學模型(性能計算)，實時計算出發(fā)動機各狀態(tài)仿真參數(shù)；通過TCP/IP協(xié)議傳遞給上位工控機3的同時，驅(qū)動組合儀器機箱8上各模擬和數(shù)字信號生成及輸出硬件模塊生成相應激勵(電氣)信號，通過信號適配單元4完成信號調(diào)理、分配和故障注入后，輸出給發(fā)動機控制器33 ;與此同時，通過控制組合儀器機箱8上多種信號采集調(diào)理硬件模塊采集發(fā)動機控制器33的輸出以及發(fā)動機油門控制器34的油門位置反饋信號，測控仿真計算機7將這些采集到的電氣信號標定轉(zhuǎn)換成工程數(shù)據(jù)后，交由發(fā)動機數(shù)學模型進行實時計算，并響應發(fā)動機控制器33的輸出控制以及用戶操作控制。整個過程中，一體化的顯示控制臺2的顯示器上將會一直以虛擬儀表實時、動態(tài)的顯示用戶自定義參數(shù)或數(shù)據(jù)，以提高用戶交互式體驗。發(fā)動機地面維護設備36屬于發(fā)動機編制內(nèi)設備，通過RS422串口方式與發(fā)動機控制器33進行通訊，實時記錄和顯示發(fā)動機及控制器的各種參數(shù)。發(fā)動機控制器33與飛行管理計算機32的通訊也是RS422串口方式，用以傳遞飛行控制指令和反饋發(fā)動機控制器狀態(tài)信息，可以通過信號適配單元4完成通訊信號18的故障模擬。
【權(quán)利要求】
1.航空發(fā)動機通用仿真器包括機柜(I)、顯示控制臺(2)、上位工控機(3)、信號適配單元(4)、直流穩(wěn)壓電源(5)、儀器擴展機箱(6)、仿真測控計算機(7)、組合儀器機箱(8)，專用測試電纜(31);其特征在于:組成測試系統(tǒng)的硬件架構(gòu)采用PXI總線開放式架構(gòu)，其中信號適配單元(4)是為被測發(fā)動機控制器(33)與儀器擴展機箱(6)、組合儀器機箱(8)之間提供電子、電氣和機械連接接口的裝置，包括適配單元機箱(10)、適配單元電路(11)、標準電連接器(22)，通用電連接器(24);適配單元電路(4)安裝在適配單元機箱(10)內(nèi)，適配單元機箱(10)背板上集成有與被測發(fā)動機控制器(33)連接用的通用電連接器(24)，和與儀器擴展機箱(6)、組合儀器機箱(8)連接用的標準電連接器(22)； 其中被測發(fā)動機控制器(33)通過專用測試電纜(31)與信號適配單元(4)的通用電連接器(24)連接，其模擬信號輸入(20)、模擬信號輸出(19)經(jīng)信號適配單元電路(11)處理后通過標準電連接器(22)與儀器擴展機箱(6)、組合儀器機箱(8)連接；組合儀器機箱(8)與仿真測控計算機(7)通過PXI總線方式連接； 其中直流穩(wěn)壓電源(5)通過信號適配單元(4)給被測發(fā)動機控制器(33)和信號適配單元(4)內(nèi)適配單元電路(11)提 供工作電源； 其中上位工控機(3)通過以太網(wǎng)絡連接訪問仿真測控計算機(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機通用仿真器，其特征在于:適配單元電路(11)包括故障注入控制線(17)控制的故障注入配置端子(12)、數(shù)字輸入/輸出通道限流和反壓保護電路(13)、電源分配開關(14)、激勵信號調(diào)理端子(15)、采集信號調(diào)理端子(16)，測試儀器電氣接口(21)和測試信號電氣接口(23)，通過測試信號電氣接口(23)集成的通用電連接器(24)，把信號適配單元(4)與被測發(fā)動機控制器(33)連接；通過測試儀器電氣接口(21)集成的標準電連接器(24)，把信號適配單元(4)與儀器擴展機箱(6)、組合儀器機箱⑶連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機通用仿真器，其特征在于:組合儀器機箱(8)采用嵌入式控制器插槽的標準PXI總線擴展機箱，該機箱插槽采用PXI總線標準的針式連接方式；仿真測控計算機(7)采用帶實時操作系統(tǒng)的嵌入式計算機，安裝于組合儀器機箱(8)零槽內(nèi)，通過PXI總線控制機箱其余插槽上的硬件資源；機箱其余插槽，則根據(jù)測試任務要求相應配置各種PXI總線卡式儀器資源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機通用仿真器，其特征在于:適配單元機箱(10)為定制的標準工業(yè)機箱上架安裝結(jié)構(gòu)設計，便于可移動式機柜集成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機通用仿真器，其特征在于:儀器擴展機箱(6)為備用PXI擴展機箱，用于根據(jù)測試需求擴展相應PXI總線儀器板卡，該機箱通過一塊PXI總線擴展卡與組合儀器機箱(8)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機通用仿真器，其特征在于:機柜(I)為帶系統(tǒng)散熱及加溫環(huán)控裝置的減震移動式機柜，該機柜內(nèi)置工業(yè)標準儀器安裝機架，可以將上述各硬件單元全部集成，便于運輸及適應外場環(huán)境條件下工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或要求2所述的航空發(fā)動機通用仿真器，其特征在于:信號適配單元接口設計為將組合儀器機箱(8)及儀器擴展機箱(6)上所有硬件模塊的輸入輸出通道與測試儀器電氣接口(21)上集成的帶相應連接標識的標準電連接器(22)連接，并通過信號適配單元電路(11)的激勵信號調(diào)理端子(15)和故障注入配置端子(12)進行前端處理和故障分配，最后通過測試信號電氣接口(23)上集成的通用電連接器(24)送入被測發(fā)動機控制器(33);只需更換信號適配單元(4)連接至發(fā)動機控制器(33)的專用測試電纜(31)，即可完成多種 型號發(fā)動機控制器測試系統(tǒng)電氣連接的快速重構(gòu)，實現(xiàn)通用性。
【文檔編號】G05B23/02GK203759532SQ201320839333
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】付強, 龍振軍, 姜博雅, 王洪斌, 鄒朝蘭 申請人:貴州航空發(fā)動機研究所