航空发动机试车过程数字化检验浅谈

刘婕　成立权　董艳菊

摘 要：航空发动机的试车过程是复核性的试车，在集中的时段内，对出厂前的发动机的试车结果进行较全面地检查。这种检验方式，一直被国内发动机行业的所验收沿用，对发动机出厂前质量控制起到过相当的作用。但是，传统的检验方式与先进的试验设备已经不相适应，发动机的检验工作也应向数字化方向迈进。引入信息化元素，由计算机替代人工对发动机试车数据进行自动记录、判读、分析和处理，给出发动机故障点信息和调整、排故意见。建立单台发动机试车历程的数据档案，形成试车历程报告。实现由简单的复核验收试车方式向发动机试车全过程控制转变，实现真正意义上的过程控制。

关键词：航空发动机；试车；数字化；检验

中图分类号：V263.6

目前，航空领域大量引入数字化制造技术，应用及其广泛且技术成熟。但在部件及整机的装配和试验等方面，仍保留着比较传统的模式，因此也就存在不断深入研究可能性。

航空发动机的试车过程实现了数据的自动化采集，但在人工的工作方式一定程度的影响了航空发动机的信息化进程。基于上述问题，着重针对人员，设备等生产要素大量介入的复杂过程展开研究，在试车过程监控也引入“数字化”概念，建立试车过程数字化检验系统（后称“检验系统”）。运用计算机软件技术和网络信息技术，构建航空发动机数字化标准样机库和判据库，实现过程状态“透明”，为数据共享奠定基础。将复杂过程简单化，既有效避免了人为因素的不良干预，又提高了工作效率和数据的准确性，经分析的结果更为各需求部门提供依据，且具有显著的衍生作用。

1 航空发动机试车现状及信息化管理的意义

1.1 发动机试车过程现状

发动机试车过程分为多种类型、多个阶段，试车时对几百个通道参数进行全过程的监控、数据采集，调整不符合要求的数据，最终使技术状态、性能参数等符合要求，达到出厂标准。此种复核性的检验方式，一直被国内发动机行业的所验收沿用，对质量控制起到过相当的作用。但是，随着科技水平的不断发展，已显示其不足：其一，试验数据量和被检测的性能参数点大幅度增加；其二，试验程序更加复杂，验收时间增长；其三，使用人工方式对试车数据进行记录、判读和分析，增加人为差错的风险。采集到的数据二次利用非常困难。

针对于上述的几项缺点，对现有的发动机试车引入信息化元素，利用信息化手段为传统的发动机检验提供新的方式。

1.2 引入信息化管理的意义

在试车过程中引入信息化管理手段，建立检验系统，由计算机替代人工对发动机试车数据进行自动记录、判读、分析和处理，进而建立单台发动机试车历程的数据档案，形成历程报告。数字化检验可以充分发挥试车台数据采集系统的作用，将原来由人做的工作改由机器完成——实现检验工作由简单的复核验收试车方式向全过程质量控制转变。引入标准频谱概念，将工艺要求转化为标准谱在试车过程中标准谱线与实际谱线同步显示，可以很清晰的了解过程、查看数据，并具备一定的引导作用，规范操作流程，减少因未严格执行工艺要求而引起的状态不符的现象。

2 数字化检验系统的建设

2.1 数字化检验系统架构

数字化检验系统采用分层架构，分采集处理平台和应用平台，可以分布式部署。采集处理平台负责采集数据，进行数据的状态分析、告警分析、数据处理、汇总工作。同时取得计划信息、规程数据，进行试车驱动。应用平台指用户使用的前台交互界面，应用后台为应用前台提供数据，为前台应用做好保障。

2.2 数字化检验系统的主要功能模块

2.2.1 试车数据采集处理管理

检验系统需要实时的获取试车数据，按照设定的检查点实时检查、判断运行参数及状态，对不符合检查点的参数信息及时报警或提示。数据采集处理模块需保证如下特性：

（1）及时性：要能实时从接收到发动机试车参数，并正确处理、入库；

（2）完整性：建立良好的通信连接保证数据采集的完整性；

（3）可靠性：系统具有可靠的保证机制，保证数据采集的可靠；

（4）安全性：系统配置防火墙，可以保证系统数据单向流向。

2.2.2 标准频谱库管理

检验系统建立各型发动机被评定的稳态性能、功能参数的标准曲线谱库。设定的发动机稳定状态参数的标准谱，作为检验系统的评定标准形成最终标准试车图谱，引导发动机试车按标准执行。

2.2.3 试车工艺流程、检验点管理

按发动机试车大纲要求，建立发动机试车各阶段操作规程工艺流程库。通过工艺流程管理模块，将试车各阶段工艺要求、监控点、数据范围等结构化。当发动机试车过程中，系统以标准专用语汇，醒目、概括的顯示发动机当前试车阶段、提示内容、报警内容，便于相关试车人员实时了解掌握。

2.2.4 数据统计分析管理

针对各台架的试车数据、试车曲线、试车记录单、试车历程报告、人机交互内容等信息进行多维度数据检索、及对比分析。还可以对故障类型、排故内容进行汇总分析，得出各种故障排故经验数据并总结出最佳排故方案，指导后续试车排故。

2.3 主要技术难点

2.3.1 如何有效区分各阶段状态

如何根据工艺特点规划工艺规程模型，并通过属性、参数等信息区分试车的各个阶段以方便计算机对试车进程进行区分，状态判定。因此将工艺进行完全的结构化、参数化，并确定试车状态最明显的、不会引起混淆的标志是最首要的任务。结合工艺要求、实际应用情况、试车经验，将工艺规程划分为：试车阶段、模块、状态、参数、工艺提示、试车前检查、试车后评定等信息，确定相应的工艺规程模型。

2.3.2 标准试车工艺

为便于试车过程的精细化操作，系统根据工艺中的阶段、模块及状态的数据，转换为检验系统所需要的标准频谱的时间序列数据，生成油门杆角度、N1转速、N2转速的标准频谱，以备试车时进行频谱对比分析。试车过程中实时显示标准频谱和实际数据曲线，显示实际试车与标准频谱的差异。使工人更直观的看出试车过程的不符合操作，并及时进行纠正。

3 检验系统应用的关键技术

数字化检验系统基于Spring、Struts、Ibatis轻量级J2EE体系架构，在前端展现上采用AJAX、FLASH作为前端展现，实现真正的网络体验。

● struts是控制层和视图层，负责JSP页面的展示和交互；

● Spring是业务逻辑层，负责具体业务逻辑的实现，同时可以作为联系Struts和ibatis的纽带；

● ibatis是数据持久化层：iBATIS采用OR-Mapping的方式来创建数据库和Java对象的映射关系，可以节省大量的代码，并且映射语句清晰，可维护性高。

4 结束语

检验系统经过测试应用，表明其可替代人工对发动机试车过程的数据进行自动化分析、处理。检验系统实现了发动机数字化检验平台从无到有的过程，使试车过程检验提升到了一个科学化、自动化、标准化新台阶。未来，检验系统将致力于检验系统的兼容性及智能化的方向发展，确保数字化检验系统为生产和经营提供有力的决策支持，提高航空发动机试车管理水平。

参考文献：

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作者简介：刘婕（1978.12-），女，蒙古族，辽宁省喀喇沁左旗蒙古族自治县人，工程师，现就职于中航工业黎明发动机试车厂技术专家，2003年毕业于沈阳大学计算机科学与技术专业，主要从事软件开发与应用技术方面的研究。

作者单位：沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，沈阳 110043