航空发动机电气故障检测系统设计探讨

王立松

摘   要：在飞机中航空发动机具有非常重要的作用，及质量和性能的优劣影响着飞机的飞行效率和飞行安全，所以需要相关工作人员做好电气故障的检测工作。因此本文主要对航空发电机电气故障检测系统设计进行了探讨，希望能够提供一定的参考价值，让检测速度得到保证的同时，还能将数据的可靠性和准确性提升，让最终的检测结果真实有效。

关键词：航空发动机  电气检测系统  设计

中图分类号：V242                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（a）-0004-02

目前我国国产航空发电机的类型正趋于多样化的发展趋势，进口的检测系统无法再将航空发动机电气故障检测需求满足，因此技术人员需要不断加强研究与创新发动机电气检测故障检测系统，有效利用好长传感器的特征参数，构建出一个科学可靠的航空发电机电气故障检测系统检测航空发电机上传感器的导通性能指标，具有较高的自动化程度，并且检测速度较快，方便携带，具有非常广阔的市场前景。

1  航空发动机电气故障检测的原理

本文主要设计探讨了一种基于检测传感器特征参数的航空发电机电气故障检测系统检测航空发电机多类型传感器的通道导通性指标，并且还可以对传感器电线电缆之间、电缆芯线与翘壳之间的绝缘性进行检测，不断加快了故障检测的速度，并具有较强的适应度。

1.1 电阻型传感器检测

一般情况下，航空发电机电气系统中的阀门、点火器等都属于电阻性的负载。所以可以通过负载内阻及相应的绝缘检测判断传感器与电气回路的连接情况。其检测原理如图1所示。

这样将检测系统积极利用起来，然后在负载内施加一定频率的激励电流，从而让负载两端的电压数字值下降。根据欧姆定律可以知道，在这个过程中，负载内阻R值和负载两端压降U以及经流负载的电流I的比值一致，所以存在R=U/I。在此基礎上，如果R值检测的结果出现无限大的情况，则说明该检测的回路是断路状态，如果R值检测为0，则说明回路出现了短路，如果检测的R值包含在最小值与最大值之间，则表明整个回路是正常状态，根据相关的原理分析可以知道，R值越大则该系统的绝缘性能就越强。

1.2 电感型传感器检测

通过分析电感型的传感器可以知道，在该传感器内直流内阻比电阻型传感器小，因此为了让检测结果的准确性和可靠性得到保证，检测方法一般使用测量复阻抗法，通过在传感器内施加定频的激励信号，采集响应信号并分析离散傅里叶变化，从而就能得到信号的相位以及模值，计算之后，能够明确得出被测复阻抗的相位以及模值。在发射极直接数字式混平合成器内核输出信号后，经过可编程的增益级对对应的激励信号进行引导，然后经过传感器和VIN接口之后，然后对进入到发动机电气故障检测系统中的信号进行分析。

2  航空发动机电气故障检测系统的构成

该类航空发电机电气故障检测系统比较简单，本文主要分析了它的人机交互系统和测试主机。其中人机交互系统是组成电气故障检测系统中重要的部分，在设计以及构建故障检测系统时，主要是将嵌入式CPU与电阻式的触摸屏和TFT液晶显示屏进行相互配合，从而将检测的功能实现。在系统中所有的操作都能够通过电阻式触摸屏完成。一般在人机交互系统中会设置电气检测、日志管理、仪器自检三个功能，电气检测是在实际应用的环节中能够快速检测航空发电机中的各种传感器、线缆以及电阻、绝缘层等，日志管理是能够对系统运行过程中的日志进行检测、采集和分析等相关工作，通过该数据生成可视化的报表，让用户能够归档和分析检测的结果，仪器自检是能够对系统进行自我的检测工作，从而让系统能够一直保持比较良好的运行状态。

在系统中的测试主机主要使用的是嵌入式开发平台EM9160+CPLD的双CPU控制，其核心处理器为EM9160，通过与CPLD协助处理器进行配合，可以进行任务调度、模数转换控制、通信管理等各个操作，为了能够节约CPU引脚资源，在设置下CPLD和ADC芯片时，可以选择四线制的SPI，共同使用数据新和时钟线，进行新型拓扑式的整体连接，站在能够提高通信速率的角度上，在选择系统的硬件上使用SPI，并使用GPIO口对SPI的CS线取代。

3  航空发动机电气故障检测系统的设计与应用

3.1 航空发动机电气故障检测系统的设计

在航空发动机电气故障检测系统中，软件主要是对整体性的功能调度进行负责，控制设备底层的硬件，并采集相关的参数，根据数据字典中的数据，分析、判断出参数中是否存在异常，显示出判断结果。实现系统软件设计主要是将功能库以及硬盘硬件驱动作为基础，其中包括数据字典、人机交互接口、CPLD驱动等，让系统能够拥有软件功能支撑，在数据字典当中包含航空发电机电气故障检测系统软件中的各种数据参数，为故障检测系统提供一定的数据支持，并且软件上还需要具有电气故障Janice应用模块以及远程通信控制模块等，通过把故障检测系统中的功能库以及数据结合能够在软件系统软件内进行内部的模块交换。

在设计系统软件中，需要独立出硬件驱动程序，按照相关的子程序库方式为上层提供一定的服务，并且与系统控制共同支撑起相应的应用功能层。系统控制主要是对内存分配、时间调度以及中断进行管理和负责，主要是应用在实时操作系统当中。独立出硬件驱动系统主要是能够让系统功能得到扩展，预留出更多的空间。

3.2 故障检测系统的应用

为了保证设计的系统能够正常使用，所以需要对本身设计的系统进行验证工作，通过检测某个型号的航空发电机，将其静温度设置为10℃，并确定周边不存在强烈的干扰源，在检测过程中，先将测试的电缆与发动机接口进行连接，开启检测系统，预热2～3min，待温度稳定后，才开始相应的检测工作，当检测完毕后，系统会把采集到的数据自动制备成报表，通过与参考值进行对照，检测的结果没有存在较大的误差，并且绝缘的电阻能够到达4MΩ。因此能够满足一般情况下的航空发电机电气故障检测的现实需求。

4  结语

由于航空发电机的结构复杂，并且各种传感器上的特征参数也不同，因此比较容易出现电气故障，传统的电气故障检测方法的工作量较大，且检测的效果比较低，没有较广泛的适用性，因此本文针对以上问题，设计出更加科学的航空发电机电气故障检测系统，并进行了现场测试，结果表明该类电气故障检测系统具有较简单的系统操作，运行较为稳定，检测速度更快，具有较高的检测精度，能够自动生成报表，具有较好的扩展性和灵活性，所以其应用前景非常广阔。

参考文献

[1] 陈宇峰.航空发动机电气故障检测系统设计问题的分析[J].中国新通信，2018，20（15）：133.

[2] 张涛，楚至濮.航空发动机电气故障检测系统设计研究[J].电子制作，2018（14）：5-6，92.

[3] 李芷薇.航空发动机电气故障检测系统设计[J].城市建设理论研究：电子版，2017（7）：22-23.