飞机气动附件试验台测试系统的设计

白 杰，张 驰，李书明

（中国民航大学 航空工程学院，天津 300300）

飞机的气动附件广泛使用在发动机起动、引气、防冰防雨、飞机空调、增压、水系统、APU辅助动力装置等系统中，飞机气动附件种类多、数量大、拆换率高。基于计算机控制的飞机气动附件试验台，以计算机成为测试系统的核心，控制软件采用模块化、递进式结构设计，由组态王软件开发，使飞机气动附件的测试过程更加简洁合理智能化，具有操作简便、测试精度高等优点。

1 气动附件试验台设计要求和思路

基于计算机控制的新型飞机气动附件综合试验台，设计时要求对系统的功能、技术指标、试验项目和性能参数等进行分析，对系统可靠性、维修性、准确性、智能化等指标进行预计和分配。遵循工作可靠、技术先进、对象通用、操作智能化的研制原则，借鉴国内外计算机硬软件在压力比例控制、计算机辅助测控等方面新技术，使该试验台满足现有气动附件检测需要。

试验台需要实现的测试功能，主要有以下3个方面：

1）各种压力、压差、和负压的供给和测量，以及在该气压范围内的气体流量的测量；

2）交、直流电压和电流的供给和测量；

3）时间、角度、位移和负载电阻等常见项目测量。

2 气动附件试验台的组成

气动附件试验台主要包括气路系统、电路系统以及其他的测试系统，其结构如图1所示。

对气动附件气路部分的测试主要包括压力测试和流量测试：压力测试，主要是对气动附件压力调节阀的工作范围的测试；气体流量测试，测试项目包括内、外泄漏量和总泄漏量等小流量测试。

对气动附件电路部分的测试主要包括电流测试、电压测试和频率测试：气动活门的电组件主要有电磁阀、电马达和电扭阀三种类型，根据气动附件的CMM手册，制定试验台的电路输出参数，主要测试附件在特定条件下电流、电压等参数。

其他测试：有些气动活门的测试需要对活门蝶形盘的打开程度进行测量，即需要角度的测量。蝶形盘的打开角度一般不超过90，在0时完全闭合，90时完全打开，测量时，角度传感器直接安装在测试活门的蝶形盘钉杆上。也有些气动活门的测试需对活门的活动部件进行位移的测试，且移动范围不超过200 mm，可选择一个量程为0～200 mm的位移传感器进行测量。

以组态王软件作为平台开发测控系统，测试软件主要包括三个部分：①参数设定部分，在测试前将测试流程以及各个参数提前设定存储，以备测试；②测试部分，进行各类气动附件的测试。包括总开关控制按钮，调压阀门旋钮，以及测试各活门的开关控制按钮，以及显示各传感器通过串口传回的数据；包括各压力，流量和温度传感器的数值显示；③测试数据记录存储部分，按照一定的时钟间隔向测试数据单写入测试数据，并将测试数据单保存在数据库中。

3 DDE外部服务器

组态王提供了一个高效的组态开发平台，其本身集成了很多常见的功能，很大程度提高了软件开发的效率。此外它还包含了DDE通信协议的细节，当工作在某些特定的场合时，通过与其他一些软件进行数据交互，使组态王的功能得到延展，增强了其适用性。图2为组态王监控软件与DDE服务器的通讯结构。通过DDE服务器将数据库中的相关数据传递给组态软件，对选定的气动附件进行测试，RSC－232将采集到的数据传递给组态软件，组态软件再将数据传递给服务器，并赋值到测试软件中的各个参数进行运算，其结果将自动保存在数据库中。

动态数据交换（简称DDE），实质上是一种Windows应用程序之间的交换数据的协议，通过发送或接收命令和数据进行程序相互间通信，使得应用程序之间能够实现共享数据、在远端执行命令及检查错误状态等功能。遵守DDE协议而编写的应用程序才可正确进行通信，否则，通信将失败。

应用程序间按照DDE通信，在通信中，请求数据的应用程序一方称为客户程序；对客户程序作出反应的程序一方称为服务器。一个服务器可以同时有多个客户来向它申请服务；一个客户也可以同时向多个服务器申请服务；一个应用程序也可以同时充当客户和服务器。DDE客户程序启动DDE会话，向服务器请求并从服务器接收数据。同时还可以向服务器发送数据、命令、宏，改变服务器的状态并控制服务器的运行。DDE服务器程序响应DDE客户的请求，一般地它包含了客户程序希望获取的数据。DDE的界面如图3所示。

在Delphi中添加如下程序，实现外部服务器DDEServer与组态王应用软件的动态数据交换，将测试预设值传递给组态王软件。

4 测控软件

由于飞机气动附件的维修要按照部件维修手册（COMPONENT MAINTENANCE MANUAL）的相关要求，气动附件试验台都必须按照手册中的相关标准建立测试方案。本试验台就是按照CMM手册中要求，对高低压小流量工作条件的气动附件进行性能测试，并由计算机全程监控。

通过对CMM手册中各个气动附件测试过程和要求的分析总结可得出，每类附件的测试都是由测试条件、各类阀门和开关的操作以及相对应的时间组成，为保证测试软件的通用化，测试流程采用时间事件触发的方式，即当满足条件和时间的要求时开始执行事件，如图4所示，将附件的测试过程以时间为单位进行量化，在整个测试过程中设定n个时间点，即T=ti，每个时间点定义相应的触发事件，即：事件1，事件2，……事件i，……事件n。每个触发事件都由测试条件、阀门和开关的操作以及对应的时间组成。

例如，在时间点ti上定义事件i，事件i包含：压力总开关=开，正压输出1开关=开，正压输出2开关=关，正压输出3开关=关，正压输出4开关=开，流量测试开关=开，内部流量测试开=开，外部流量测试开关=关，总流量测试开关=关，……，总压力=4，压力调节阀1=3，……时间T=ti，参数的设定如图3所示，将设定的参数存储在数据库中，测试时在测试界面上（如图5所示）根据气动附件的名称、编号和测试项目查询测试流程并将各个参数传递给测试软件中定义的各个变量，由计算机去判断是否符合测试条件，当达到测试条件时自动对气动附件进行相关项目的测试。这就实现了测试流程的程序化，使测试流程更加的简洁。

在附件的测试中，由于各类附件测试的工艺不同，即在计算机测试流程中其测试步骤和触发事件的个数也各不相同，因此在设计测试软件时采用循环来优化测试软件的结构，软件流程如图6所示。

对于某些类型的气动附件，数据库中没有预先存储的测试流程，而且测试工艺相对简单，可直接通过软件对附件进行测试。测试面板中提供与传统试验台功能相同的调节旋钮和控制开关，在测试过程中可将测试流程一一添加到数据库中，以备以后对同类型的气动附件进行测试。

5 结语

本文将计算机控制技术的核心引入气压测试系统，对基于计算机控制技术的气压测试系统进行了研究探讨和开发，实现在单一试验台上完成多种气动附件测试的功能。以组态软件为平台开发测试软件，实现对气动附件的自动测试和测试数据的处理。目前国内的气动附件试验台大多采用手动控制，即操作复杂又效率低下、浪费资源。基于计算机控制的飞机气动附件试验台，计算机成为测试系统的核心，气动附件的测试全程由计算机监控，并能对测试数据进行分析处理和评判，提升了测试工作的自动化程度，从而有效地提高了测试工作的准确性和工作效率，具有很大的推广应用价值。

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