[发明专利]航空活塞发动机的综合参数测试装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于航空测试技术领域，具体涉及一种航空活塞发动机的综合参数测试装置及其方法。

背景技术

众所周知的，无人机系统的特点就是没有飞行员。普通有人飞机的发动机以及机载设备的状态参数均通过仪表显示于飞行员的操作面板上，而无人机需要将所有的测量参数通过A/D转换后再经过测控无线链路下传至地面。其中，发动机部分的测试参数也不例外。

常规的无人机发动机测试参数在进行地面下传时，首先根据发动机测试需要，确定测试参数及其传感器，继而设计制作传感器调理电路，调理后的电压信号再经电缆传输至机载飞控计算机的数据采集卡上，由数据采集卡的A/D转换通道来将电压模拟信号转换为数字信号，从而进行预定程序处理并通过无线数字链路下传。

对于带涡轮增压器系统且涡轮增压器由独立的电控涡轮增压器控制单元TCU控制的航空活塞发动机，除了要测量常规的发动机运行状态参数，包括：发动机转速RPM、缸头温度CHT、排气温度EGT、滑油温度OILT、滑油压力OILP参数外，还需要将TCU的控制参数下传至地面，以便判断涡轮增压器系统工作是否正常。TCU控制参数包括：发动机转速RPM、节风门开度THP、大气静压SP、空气盒压力ABP、空气盒温度ABT、增压器旁通阀开度SwgP，这些参数用于TCU控制涡轮增压器。这里的发动机转速RPM与发动机运行状态参数中的发动机转速RPM为同一传感器并联的两路信号。

发动机转速RPM反映了发动机的运行快慢，发动机运行过快即发动机转速RPM超转会导致发动机损坏。节风门开度THP指汽化器后或者电喷发动机喷油嘴前的节流阀开度，它反映了发动机进气的节流效应，节风门开度越大，发动机进气量越大，功率输出越大。缸头温度CHT测量了气缸缸头的温度，该参数反映了发动机缸体的受热情况，缸头温度CHT过高即超温会导致发动机缸体损坏。排气温度EGT测量了各气缸排气歧管的温度，直接反映了各个气缸的工作情况，发动机每一个工作循环，其排出的废气温度略有不同，但各气缸排气温度不会相差太多，如果出现某一个排气温度低于或高于其他排气温度达200℃以上，则该排气温度对应的气缸工作异常，1分钟以上仍无好转，可以判定该气缸燃烧不好，可能原因为火花塞积炭严重或汽化器有堵塞。滑油温度OILT测量发动机滑油泵后的温度，滑油不仅有润滑的作用，还有带走被润滑部件热量的作用，滑油温度不仅影响滑油的粘度和润滑性能，还影响到被润滑部件的散热，滑油温度过低，润滑性能不好，滑油温度过高，同样润滑效果不好，且被润滑部件温度过高，容易导致部件损坏。滑油压力OILP测量发动机滑油泵后的压力，滑油压力过低，会导致润滑不好，滑油压力过高则表示润滑通道有堵塞，同样润滑不好。大气静压SP测量发动机安装部位空气静止时的压力，反映了空中环境压力，也反映了涡轮增压器的进气压力，该参数参与涡轮增压器控制，为不可或缺的参数。空气盒压力ABP测量涡轮增压器后起稳压作用的空气盒中的稳定压力，反映了发动机的实际进气压力，该压力由TCU自动控制。空气盒温度ABT测量涡轮增压器后起稳压作用的空气盒中的空气温度，该温度过高会增加发动机爆燃危险，低于零度则会增加汽化器结冰危险，该参数也由TCU自动控制。增压器旁通阀开度SwgP通过测量与增压器旁通阀连接在一起的伺服电机的位置间接测量得到，当空气盒压力达不到预定的增压压力时，增压器旁通阀开度SwgP将逐步减小，使更多的废气用于驱动涡轮做功带动压气机增压空气，反之，空气盒压力高于预定压力，则增压器旁通阀开度SwgP逐步增大，减小用于做功的废气量，从而达到控制空气盒压力的目的。

目前对无人机上发动机参数的测试方法为：将发动机运行状态参数，包括：发动机转速RPM、缸头温度CHT、滑油温度OILT、滑油压力OILP、排气温度EGT传感器信号由电缆传输至电气主控制盒中进行信号调理，并将调理好的0～5VDC信号通过电缆传输至飞控计算机，由飞控计算机进行A/D转换，测量采集上述参数。而空气盒压力ABP、大气静压SP、空气盒温度ABT这三个参数需要参与TCU的控制，不能并联传感器信号，所以，在TCU使用的空气盒压力ABP、大气静压SP、空气盒温度ABT传感器相同的测量位置额外增加传感器，再同样经电气主控制盒调理后由飞控计算机进行测量采集。节风门位置THP信号则由节风门舵机控制器给出反馈值。