試論航空發動機試驗測試及數據管理技術

李 楊，禮家賀，於 琦

隨著我國航空技術的不斷發展，我國的航空發動機生產技術得到了極大的提升，不僅安全性和可靠性得到了保證，而且經濟性和環保性也在不斷的進步。為了進一步提升我國航空發動機技術，航空發動機實驗測試數據管理技術中充分應用信息技術管理信息流，構建發動機試驗測試管理系統，對航空發動機整個生命周期內的數據實施綜合管理和分析，確保試驗數據管理的全面性和有效的關聯性。進一步研究航空發動機試驗測試即數據管理技術，對于提升數據管理的效率和康孔發動機實驗的安全性、可靠性有著重要的意義。

1 國內航空發動機試驗測試技術發展現狀

國內航空發動機實驗測試技術主要應用數字模擬技術、實驗仿真技術進行試驗。近些年隨著自動化技術和智能技術的發展，航空發動機試驗測試中逐漸的引入智能傳感技術、電磁感應技術、光電監測技術、計算機管理技術等，豐富了航空發動機實驗測試的方法，不僅減少了航空發動機試驗測試的次數，還提升了試驗測試的準確性。目前，航空發動機實驗測試的設備主要有飛行試驗設備、高空試驗設備、地面試驗設備3 種，滿足了不同狀態下對于航空發動機性能的測試。此外，還組建了航空發動機實驗測試系統。從航空發動機試驗測試的設備及其系統來講，目前我國航空發動機試驗測試工具及其管理技術較為全面，滿足航空發動機性能試驗測試的基本需求。并且航空試驗測試技術還在不斷的發展和提升中，部分系統中采用紅外線、激光技術，結合遠程網絡控制技術，既方便了航空發動機試驗測試過程的實施，同時更進一步的保證了航空發動機性能檢測的精確性。

2 航空發動機實驗設備、系統及測試特點

2.1 航空發動機實驗設備

1）飛行試驗設備。飛行實驗設備是高空模擬航空發動機的飛行條件，實施前提是必須將航空發動機安裝在航空飛行器中，并在航空飛行器中安裝測試系統，測試系統自動采集航空飛行器在飛行中的狀態，從而起到采集航空發動機飛行狀態下完整的運行信息。目前飛行實驗設備+遙感系統的應用，確保了航空發動機試驗數據檢測的即時性，采集信息通過遙感系統自動即時的傳輸到地面控制中心。在飛行試驗設備的基礎上通過數字化技術進行改進，設計高空模擬實驗設備測試發動機，還可以縮短試驗時間，降低試驗成本。

2）高空試驗設備。高空模擬試驗設備是通過模擬打洞機在高空條件下艙內壓力、溫度參數的變化，來了解航空發動機在不同高度和溫度環境下的工作狀態，其主要目的是為了測試發動機系統的可靠性。

3）地面試驗設備。地面試驗設備是在不同的試驗車間內對發動機不同的功能完成性能的檢測。地面試驗設備有試車間、操縱間、測試設備間、試車臺系統等組成。試車間主要檢測發動機推力，操縱間是檢測人員控制和監測發動機的工作室，測試設備間是監測測試發動機各項性能的車間，試車臺系統是試車間的完成系統測試的平臺。

2.2 系統測試

航空發動機的測試系統包括自動記錄設備、顯示設備、信號變換器、傳感器、遙感系統等幾部分，通過無線設備與計算機相連，系統檢測時具有聯機操作的能力。在發動機實驗的過程中，應用電子計算機自動化信息采集技術和處理技術完成對信息的快速采集與分析處理，并設有1 000 條通道用于信息輸出，確保信息輸出的有效性。

2.3 測試特點

航空發動機試驗測試體現了技術的綜合性、信息的多樣性和測試要求的精準性。航空發動機構造負載，因此需要整合材料檢測技術、結構力學、光電技術、機械傳動技術、熱力學、流體力學、計算機電子技術、故障診斷技術、自動控制技術等進行對性能進行試驗測試。由于發動機系統的和結構的復雜性，因此冊數數據具有多樣性的特征。例如燃油量、位移、空氣流量、氣流速度、功率等。發動機運行狀態受多種因素影響，小小的參數及其指標誤差都可能影響其整體運行性能，因此航空發動機對于試驗檢測的進度要求極高，要求試驗過程做到穩、精、快。

3 航空發動機試驗測試數據管理技術的管理需求

隨著我國航空發動機生產技術的不斷進步，對于航空發動機試驗測試提出了更高的要求。當航空發動機生產技術得到提升，發動機內部結構及其元件的緊密性要求較高，各部件一起系統之間的關聯性更強、更靈活，因此需要更加精密的性能試驗檢測設備及檢測設備，確保對于發動機系統數據綜合管理和綜合分析的精確性、有效性，從而保證發動機系統性能的可靠性、安全性和穩定性。在這種背景下，充分應用了自動控制技術、傳感技術、網絡技術、計算機技術、數字化技術建立航空發動機試驗檢測平臺和信息系統，規定統一的信息管理標準，從而加強對發動機試驗測試數據的統一管理，這有助于充分挖掘有效信息，優化信息資源配置，提高發動機試驗測試的效率，縮短發動機測試和研發的周期。航空發動機試驗測試信息化管理平臺就是其數據管理的新需求。

4 航空發動機試驗測試數據管理技術的研究

4.1 試驗過程繁雜

航空發動機試驗測試的流程為項目立項→項目準備→項目執行→項目終結→項目驗收，其數據管理的對象為試驗數據、檢驗數據和試車數據。在數據管理過程中涉及到試驗輸入、試驗規劃、試驗流程、試驗標準規范、試驗數據和試驗設備等多個環節，相對而言整個試驗過程較為繁雜，試驗各階段涉及的內容多而復雜，因此對于數據管理人員及其數據管理技術要求較高。為了保證試驗能夠順利進行，試驗前要充分做好試驗環境保障、設備保障人員及技術保障。

4.2 試驗數據分散

航空發動機結構及系統復雜，因此試驗測試的數據項目較多，都需要分類整理。一般在試驗過程中收集到的數據都較為分散，由于數據較多，常常包括材料可靠性測試、各部件性能測試、聲學測試、動力學測試數據等，因此數據整理的難度較大。這要求航空發動機試驗測試系統具有較強的數據分類管理能力，同時又具有獨立運行的能力，才能確保數據綜合整理的條理性和高效利用。

4.3 試驗標準、格式差異

目前，國際上還沒有統一的航空發動機數據格式和管理標準，不同廠家、不同批次的航空發動機試驗設備檢測出的數據格式不同，這給航空發動機數據分析整理工作增加了難度和工作量。由于航空發動機試驗設備標準和格式的差異性，嚴重阻礙了發動機研究進度。這就要求航空發動機試驗測試系規定統一的數據管理標準和格式。

4.4 數據管理內容多

航空發動機構造中涉及較多的學科內容，發動機系統原理知識復雜，內容涉及面較廣，常常包括飛控、氣動、聲學、流體、電氣、航電等十幾個項目的內容。這要求航空發動機試驗測試數據管理系統能夠根據發動機系統及其子系統對內容進行分類管理，才能適應復雜的系統內容管理。

5 結語

綜上所述，航空發動機實驗測試數據管理技術是發動機系統、零部件及其性能優化的基礎。研究人員要通過對發動機的測試數據全面性的研究和分析來了解航空發動機部件或系統缺陷的部分，對其實施優化設計和技術改善。因此，首先需要確保航空發動機試驗測試數據管理系統具有較強的系統管理性和數據采集、覆蓋的全面性。為了方便航空發動機研究的技術交流，其次國內的航空發動機實驗測試數據管理技術還要加強管理標準的規范、統一，為國內外專家技術交流和探討打好信息基礎，確保技術交流工作的有序開展。