航空發動機試車過程數字化檢驗淺談

劉婕　成立權　董艷菊

摘 要：航空發動機的試車過程是復核性的試車，在集中的時段內，對出廠前的發動機的試車結果進行較全面地檢查。這種檢驗方式，一直被國內發動機行業的所驗收沿用，對發動機出廠前質量控制起到過相當的作用。但是，傳統的檢驗方式與先進的試驗設備已經不相適應，發動機的檢驗工作也應向數字化方向邁進。引入信息化元素，由計算機替代人工對發動機試車數據進行自動記錄、判讀、分析和處理，給出發動機故障點信息和調整、排故意見。建立單臺發動機試車歷程的數據檔案，形成試車歷程報告。實現由簡單的復核驗收試車方式向發動機試車全過程控制轉變，實現真正意義上的過程控制。

關鍵詞：航空發動機；試車；數字化；檢驗

中圖分類號：V263.6

目前，航空領域大量引入數字化制造技術，應用及其廣泛且技術成熟。但在部件及整機的裝配和試驗等方面，仍保留著比較傳統的模式，因此也就存在不斷深入研究可能性。

航空發動機的試車過程實現了數據的自動化采集，但在人工的工作方式一定程度的影響了航空發動機的信息化進程?；谏鲜鰡栴}，著重針對人員，設備等生產要素大量介入的復雜過程展開研究，在試車過程監控也引入“數字化”概念，建立試車過程數字化檢驗系統（后稱“檢驗系統”）。運用計算機軟件技術和網絡信息技術，構建航空發動機數字化標準樣機庫和判據庫，實現過程狀態“透明”，為數據共享奠定基礎。將復雜過程簡單化，既有效避免了人為因素的不良干預，又提高了工作效率和數據的準確性，經分析的結果更為各需求部門提供依據，且具有顯著的衍生作用。

1 航空發動機試車現狀及信息化管理的意義

1.1 發動機試車過程現狀

發動機試車過程分為多種類型、多個階段，試車時對幾百個通道參數進行全過程的監控、數據采集，調整不符合要求的數據，最終使技術狀態、性能參數等符合要求，達到出廠標準。此種復核性的檢驗方式，一直被國內發動機行業的所驗收沿用，對質量控制起到過相當的作用。但是，隨著科技水平的不斷發展，已顯示其不足：其一，試驗數據量和被檢測的性能參數點大幅度增加；其二，試驗程序更加復雜，驗收時間增長；其三，使用人工方式對試車數據進行記錄、判讀和分析，增加人為差錯的風險。采集到的數據二次利用非常困難。

針對于上述的幾項缺點，對現有的發動機試車引入信息化元素，利用信息化手段為傳統的發動機檢驗提供新的方式。

1.2 引入信息化管理的意義

在試車過程中引入信息化管理手段，建立檢驗系統，由計算機替代人工對發動機試車數據進行自動記錄、判讀、分析和處理，進而建立單臺發動機試車歷程的數據檔案，形成歷程報告。數字化檢驗可以充分發揮試車臺數據采集系統的作用，將原來由人做的工作改由機器完成——實現檢驗工作由簡單的復核驗收試車方式向全過程質量控制轉變。引入標準頻譜概念，將工藝要求轉化為標準譜在試車過程中標準譜線與實際譜線同步顯示，可以很清晰的了解過程、查看數據，并具備一定的引導作用，規范操作流程，減少因未嚴格執行工藝要求而引起的狀態不符的現象。

2 數字化檢驗系統的建設

2.1 數字化檢驗系統架構

數字化檢驗系統采用分層架構，分采集處理平臺和應用平臺，可以分布式部署。采集處理平臺負責采集數據，進行數據的狀態分析、告警分析、數據處理、匯總工作。同時取得計劃信息、規程數據，進行試車驅動。應用平臺指用戶使用的前臺交互界面，應用后臺為應用前臺提供數據，為前臺應用做好保障。

2.2 數字化檢驗系統的主要功能模塊

2.2.1 試車數據采集處理管理

檢驗系統需要實時的獲取試車數據，按照設定的檢查點實時檢查、判斷運行參數及狀態，對不符合檢查點的參數信息及時報警或提示。數據采集處理模塊需保證如下特性：

（1）及時性：要能實時從接收到發動機試車參數，并正確處理、入庫；

（2）完整性：建立良好的通信連接保證數據采集的完整性；

（3）可靠性：系統具有可靠的保證機制，保證數據采集的可靠；

（4）安全性：系統配置防火墻，可以保證系統數據單向流向。

2.2.2 標準頻譜庫管理

檢驗系統建立各型發動機被評定的穩態性能、功能參數的標準曲線譜庫。設定的發動機穩定狀態參數的標準譜，作為檢驗系統的評定標準形成最終標準試車圖譜，引導發動機試車按標準執行。

2.2.3 試車工藝流程、檢驗點管理

按發動機試車大綱要求，建立發動機試車各階段操作規程工藝流程庫。通過工藝流程管理模塊，將試車各階段工藝要求、監控點、數據范圍等結構化。當發動機試車過程中，系統以標準專用語匯，醒目、概括的顯示發動機當前試車階段、提示內容、報警內容，便于相關試車人員實時了解掌握。

2.2.4 數據統計分析管理

針對各臺架的試車數據、試車曲線、試車記錄單、試車歷程報告、人機交互內容等信息進行多維度數據檢索、及對比分析。還可以對故障類型、排故內容進行匯總分析，得出各種故障排故經驗數據并總結出最佳排故方案，指導后續試車排故。

2.3 主要技術難點

2.3.1 如何有效區分各階段狀態

如何根據工藝特點規劃工藝規程模型，并通過屬性、參數等信息區分試車的各個階段以方便計算機對試車進程進行區分，狀態判定。因此將工藝進行完全的結構化、參數化，并確定試車狀態最明顯的、不會引起混淆的標志是最首要的任務。結合工藝要求、實際應用情況、試車經驗，將工藝規程劃分為：試車階段、模塊、狀態、參數、工藝提示、試車前檢查、試車后評定等信息，確定相應的工藝規程模型。

2.3.2 標準試車工藝

為便于試車過程的精細化操作，系統根據工藝中的階段、模塊及狀態的數據，轉換為檢驗系統所需要的標準頻譜的時間序列數據，生成油門桿角度、N1轉速、N2轉速的標準頻譜，以備試車時進行頻譜對比分析。試車過程中實時顯示標準頻譜和實際數據曲線，顯示實際試車與標準頻譜的差異。使工人更直觀的看出試車過程的不符合操作，并及時進行糾正。

3 檢驗系統應用的關鍵技術

數字化檢驗系統基于Spring、Struts、Ibatis輕量級J2EE體系架構，在前端展現上采用AJAX、FLASH作為前端展現，實現真正的網絡體驗。

● struts是控制層和視圖層，負責JSP頁面的展示和交互；

● Spring是業務邏輯層，負責具體業務邏輯的實現，同時可以作為聯系Struts和ibatis的紐帶；

● ibatis是數據持久化層：iBATIS采用OR-Mapping的方式來創建數據庫和Java對象的映射關系，可以節省大量的代碼，并且映射語句清晰，可維護性高。

4 結束語

檢驗系統經過測試應用，表明其可替代人工對發動機試車過程的數據進行自動化分析、處理。檢驗系統實現了發動機數字化檢驗平臺從無到有的過程，使試車過程檢驗提升到了一個科學化、自動化、標準化新臺階。未來，檢驗系統將致力于檢驗系統的兼容性及智能化的方向發展，確保數字化檢驗系統為生產和經營提供有力的決策支持，提高航空發動機試車管理水平。

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作者簡介：劉婕（1978.12-），女，蒙古族，遼寧省喀喇沁左旗蒙古族自治縣人，工程師，現就職于中航工業黎明發動機試車廠技術專家，2003年畢業于沈陽大學計算機科學與技術專業，主要從事軟件開發與應用技術方面的研究。

作者單位：沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，沈陽 110043