04 電調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)的研究-馬彥鵬(9)

1、第二十八屆（2012）全國(guó)直升機(jī)年會(huì)論文電調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)的研究馬彥鵬1 張國(guó)強(qiáng)2（1中航工業(yè)哈飛飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所航電設(shè)計(jì)室；2陸航駐哈爾濱地區(qū)軍事代表室，哈爾濱，150066）摘 要：綜述電調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)的原理，并分析其與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)的差異，分析其優(yōu)點(diǎn)和不足。關(guān)鍵詞：電調(diào); 發(fā)動(dòng)機(jī); 采集; 顯示1 引言原有的直九系列直升機(jī)是燃調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)，所有的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)都是通過(guò)傳感器與直升機(jī)分立式儀表或發(fā)參采集器連接，這樣的參數(shù)顯示方式，一旦某一參數(shù)線路故障，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)不指示，影響直升機(jī)的正常飛行。電調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)除通過(guò)傳感器直接與顯示裝置連接外，還通過(guò)ARINC

2、429總線將發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)送給直升機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示可以采用柱狀或儀表指示的顯示模式，采用電調(diào)輸出的ARINC 429信號(hào)作為主顯示，一旦ARINC 429信號(hào)故障，模擬信號(hào)的顯示將自動(dòng)取代ARINC 429信號(hào)，保證信息的不丟失，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示的可靠性。同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示系統(tǒng)里增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的歷程信息和故障信息，便于地勤人員維護(hù)。2 傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)概述發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)N1轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)NP轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度等的采集和顯示。傳統(tǒng)意義的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示，只是發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)各顯示儀表或發(fā)參采集器的直接連接，發(fā)動(dòng)機(jī)各參數(shù)通過(guò)安裝在儀表板上的N1

3、轉(zhuǎn)速指示器、NP轉(zhuǎn)速指示器、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩指示器、發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度指示器等儀表或發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示器指示。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)只能單純的顯示系統(tǒng)的參數(shù)信息，一旦線路故障，將會(huì)影響到參數(shù)的正常顯示。其連接形式如圖1、圖2所示。圖1 儀表式發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示連接形式 圖2 發(fā)參式發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示連接形式3 電調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)分析電調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)在保留原有模擬信號(hào)輸出給發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示的基礎(chǔ)上，同時(shí)還將發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器的信息輸入給電調(diào)，然后通過(guò)ARINC 429信號(hào)輸出給直升機(jī)，正常情況下，電調(diào)發(fā)出的ARING 429信息作為發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的主顯示，一旦電調(diào)故障或ARINC 429總線故障，傳感器直接輸出

4、給發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)將作為發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示系統(tǒng)的備份顯示，向駕駛員提供發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)信息。發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)，主要顯示的參數(shù)包括左右發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度、左右發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)速（N1和N1）、左右發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、左右發(fā)動(dòng)機(jī)自由渦輪轉(zhuǎn)速（NP）、左右發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力、左右發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度、旋翼轉(zhuǎn)速（NR）等。為適應(yīng)不同直升機(jī)的控制顯示要求，我們分別對(duì)電調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)進(jìn)行了不同顯示需求的設(shè)計(jì)。3.1 分立式儀表顯示采用分立式儀表，分別有兩個(gè)N1表，用于指示左右發(fā)動(dòng)機(jī)的N1值和N1轉(zhuǎn)速；一個(gè)扭矩表，用于指示左、右發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和；一個(gè)十四信息表，可以指示發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫

5、度、發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力和滑油溫度，還可以指示液壓壓力、電源信息等；一個(gè)三針轉(zhuǎn)速表和單針轉(zhuǎn)速表，用于指示左、右發(fā)動(dòng)機(jī)的NP轉(zhuǎn)速和NR轉(zhuǎn)速。同時(shí)，通過(guò)安裝在直升機(jī)上的控制開(kāi)關(guān)，分別控制左、右發(fā)信息顯示器顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的故障信息、發(fā)動(dòng)機(jī)的歷程信息、發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)信息和進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)良好狀態(tài)的檢查；如圖3所示。圖3 電調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)分立式儀表顯示形式 N1指示圖4 分立式儀表N1參數(shù)顯示形式N1A直接將模擬信號(hào)傳給N1指示器，其中指針指示N1值，N1指示器下面的方框用于顯示N1值。N1值是通過(guò)電調(diào)計(jì)算得出。N1B與交流發(fā)電機(jī)作為傳感器將N1值傳給電調(diào)，電調(diào)通過(guò)ARINC 429總線將N1值傳給發(fā)動(dòng)機(jī)故障顯示單元，駕駛員可

6、以將其與模擬參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。 N2指示圖5 分立式儀表N2參數(shù)顯示形式N2A直接將模擬信號(hào)傳給三針轉(zhuǎn)速指示器，三針轉(zhuǎn)速指示器可以分別指示左、右發(fā)的N2轉(zhuǎn)速，同時(shí)可以指示旋翼轉(zhuǎn)速。N2B與N2C傳感器將N2值傳給電調(diào)，電調(diào)通過(guò)ARINC 429總線將N2值傳給發(fā)動(dòng)機(jī)故障顯示單元，駕駛員可以將其與模擬參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。 T4指示通過(guò)左、右發(fā)動(dòng)機(jī)上的熱電偶及匹配盒將T4信息傳給電調(diào)和T4溫度指示器，正常情況下，T4溫度顯示的是熱電偶與匹配盒直接傳遞出來(lái)的模似信號(hào)，同時(shí)通過(guò)電調(diào)傳出發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)給備份顯示系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的T4信息要保證T4溫度在5001000的精度范圍。圖6 分立式儀表T4參數(shù)顯示形式 扭矩指示發(fā)

7、動(dòng)機(jī)扭矩傳感器將信號(hào)直接傳給電調(diào)，電調(diào)通過(guò)兩路ARINC 429信號(hào)，分別將扭矩信號(hào)傳給扭矩表和備份參數(shù)顯示系統(tǒng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)其它參數(shù)顯示通過(guò)備份顯示系統(tǒng)可以顯示電調(diào)發(fā)出的發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息、發(fā)動(dòng)機(jī)歷程信息，通過(guò)安裝在儀表板上的液晶顯示器顯示。并通過(guò)按鍵選擇，查看發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)信息、故障信息和歷程信息。3.2 綜顯柱狀發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的信息輸出形式不變，所有發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器輸出的信息都進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集器，同時(shí)，通過(guò)電調(diào)輸出的ARINC 429信息也進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集器，以ARINC 429信息作為主顯示，發(fā)參采集器通過(guò)RS 422總線輸出信息給發(fā)參顯示器，發(fā)參顯示器通過(guò)一塊顯示屏進(jìn)行顯示，采用柱

8、狀的參數(shù)顯示，具有與一般直升機(jī)上信息顯示的所有功能，同時(shí)，取消了一般直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示所需的指針表，這樣的顯示方式，真正有效的節(jié)約了儀表板的空間，同時(shí)，所有相關(guān)參數(shù)都通過(guò)采集顯示系統(tǒng)進(jìn)行處理并顯示，將電調(diào)發(fā)出的ARINC 429信號(hào)作為主顯，一旦信息功能失效，模擬傳感器發(fā)出的信息會(huì)及時(shí)的補(bǔ)充，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示的可靠性；如圖7所示。圖7 單顯示器的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示形式采用柱狀與數(shù)字顯示發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)，傳感器的參數(shù)與分立式儀表的要求相同，但需明確各參數(shù)的顯示范圍和色標(biāo)，同時(shí)明確哪些參數(shù)是柱狀條和數(shù)字同時(shí)顯示，并確定參數(shù)的進(jìn)度要求，必須保證柱狀色標(biāo)與數(shù)值顏色變化的一致。確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)告警的參數(shù)及告警形

9、式，同時(shí)，需明確發(fā)動(dòng)機(jī)的故障的顯示形式及可更換的LRU，明確發(fā)動(dòng)機(jī)的歷程信息和循環(huán)數(shù)顯示形式，便于地勤人員進(jìn)行維護(hù)。 參數(shù)顯示要求發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示器的主頁(yè)面進(jìn)行顯示，如圖8所示：圖8 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示器主頁(yè)面發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示要求如表1示：表1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示要求參數(shù)名稱顯示形式左、右發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度柱狀圖形、數(shù)字結(jié)合限制標(biāo)志左、右發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)速N1柱狀圖形結(jié)合限制標(biāo)志左、右發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩柱狀圖形、數(shù)字結(jié)合限制標(biāo)志雙發(fā)扭矩和柱狀圖形、數(shù)字結(jié)合限制標(biāo)志左、右發(fā)動(dòng)機(jī)N1轉(zhuǎn)速變顏色數(shù)字字符左、右發(fā)動(dòng)機(jī)N2轉(zhuǎn)速柱狀圖形、數(shù)字結(jié)合限制標(biāo)志旋翼轉(zhuǎn)速柱狀圖形、數(shù)字結(jié)合限制標(biāo)志發(fā)動(dòng)機(jī)滑油溫度柱狀圖形、數(shù)字

10、結(jié)合限制標(biāo)志發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力柱狀圖形、數(shù)字結(jié)合限制標(biāo)志液壓壓力（左、右）變顏色數(shù)字字符燃油壓力（左、右）變顏色數(shù)字字符主減滑油溫度變顏色數(shù)字字符主減滑油壓力變顏色數(shù)字字符交流電壓變顏色數(shù)字字符直流電壓變顏色數(shù)字字符直流電流變顏色數(shù)字字符在主顯示頁(yè)面還可以顯示發(fā)動(dòng)機(jī)功率檢查的狀態(tài)及發(fā)動(dòng)機(jī)單發(fā)的工作狀態(tài)。 發(fā)動(dòng)機(jī)故障顯示按壓安裝在發(fā)參顯示器上的按鈕，可以進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)故障顯示頁(yè)面，在故障顯示頁(yè)面顯示來(lái)自于電調(diào)識(shí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)的故障信息。駕駛員可以通過(guò)這些故障信息，可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，保證及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的故障做出準(zhǔn)備判斷。 發(fā)動(dòng)機(jī)歷程顯示按壓安裝在發(fā)參顯示器上的按鈕，可以進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)歷程頁(yè)面，在

11、發(fā)動(dòng)機(jī)歷程顯示頁(yè)面顯示來(lái)自于電調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)歷程信息。發(fā)動(dòng)機(jī)的歷程信息只有在發(fā)動(dòng)機(jī)落地后并在N1值低于20%時(shí)，才能顯示歷程參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)歷程參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)的重要依據(jù)，主要記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)的N1和N2轉(zhuǎn)速，還記錄并顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的OEI使用次數(shù)和時(shí)間。 3.3 綜顯表狀與柱狀綜合的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的信息輸出形式不變，發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和電調(diào)輸出的ARINC 429信息集中輸入給發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示器，該設(shè)備能對(duì)傳感器輸出的模擬量和數(shù)字量進(jìn)行處理，對(duì)采集到的信息部分回饋電調(diào)，使電調(diào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)，同時(shí)部分顯示信息通過(guò)顯示頁(yè)面進(jìn)行顯示，顯示部分由上下兩個(gè)屏組成，正常情況下，上面的顯示器顯

12、示左右發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁囟?、左右發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、左右發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)速，其它信息在下面的顯示屏上顯示，一旦一塊顯示器故障，另一塊顯示器自動(dòng)進(jìn)入復(fù)合頁(yè)面，顯示發(fā)動(dòng)機(jī)的所有相關(guān)參數(shù)。保證系統(tǒng)參數(shù)顯示的完整性?？梢酝ㄟ^(guò)切換鍵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的故障顯示頁(yè)面和發(fā)動(dòng)機(jī)的歷程頁(yè)面；如圖9所示。這種雙通道的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的可靠性。圖9 雙顯示器的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示形式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的重要參數(shù)采用表狀顯示，主要是基于傳統(tǒng)的顯示和適航條款的要求。這樣的顯示方式與傳統(tǒng)的指針儀表顯示接近，只是顯示的精度更為精確。傳感器的參數(shù)與分立式儀表的要求相同。常規(guī)情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的N1、扭矩、T4以表狀顯示方式顯示在上部顯示

13、器上，其他相關(guān)參數(shù)以條狀顯示方式顯示在下部顯示器上。這種顯示方式采用的是雙通道模式，一旦一個(gè)通道故障，另一個(gè)通道應(yīng)能保證參數(shù)顯示的正確性。一旦一個(gè)顯示器故障，另一個(gè)顯示器自動(dòng)進(jìn)入復(fù)合頁(yè)面，顯示所有的系統(tǒng)參數(shù)。這樣的顯示方式，增加了系統(tǒng)工作的可靠性。由于對(duì)N1、扭矩、T4采取了指針狀的顯示方式，因此在一個(gè)顯示器上，同時(shí)顯示的是雙發(fā)和單發(fā)時(shí)的工作狀態(tài)，故對(duì)指針顯示的參數(shù)應(yīng)明確各參數(shù)顯示的限制與范圍，如圖10所示：雙發(fā)工作狀態(tài)單發(fā)工作狀態(tài)圖10 表狀發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示形式從上圖上看，單發(fā)工作狀態(tài)下，參數(shù)的限制要大于雙發(fā)工作限制，這主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性來(lái)決定的。4 結(jié)束語(yǔ)電調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系

14、統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)的燃調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)，因采取ARINC 429總線傳輸和模擬量采集備份的方式，擁有更高的安全裕度，可有效減少信號(hào)在線路中的衰減；通過(guò)發(fā)參顯示器顯示，可以讓駕駛員更加直觀的了解各項(xiàng)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息的顯示，可以更方便駕駛員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息的判讀、了解發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)；通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)信息的顯示，可以更加精確的計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間、循環(huán)數(shù)等信息，方便維護(hù)人員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)信息的工作時(shí)間和循環(huán)數(shù)的掌控。發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的顯示主要是為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)顯示系統(tǒng)的要求，同時(shí)還要考慮減少駕駛員的負(fù)擔(dān)。未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)除滿足系統(tǒng)要求外，更多的要考慮減少駕駛員的負(fù)擔(dān)，把所有的發(fā)動(dòng)機(jī)

15、參數(shù)通過(guò)公式集成為一個(gè)參數(shù)，正常情況下，總之，電調(diào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)因其特有的優(yōu)勢(shì)，提高了發(fā)參采集顯示系統(tǒng)的安全裕度，可以更加有效的保障飛行安全，將是今后發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集顯示系統(tǒng)的發(fā)展方向。參 考 文 獻(xiàn)1 嚴(yán)仰光 航空航天器供電系統(tǒng) 航空工業(yè)出版社 19952 周潔敏 飛機(jī)電氣系統(tǒng) 科學(xué)出版社 20103 透博梅卡 ARRIEL2C發(fā)動(dòng)機(jī)手冊(cè)Consider of engine parameter acquisition display system controlled by ESCMa Yanpeng1 Zhang Guoqiang2(1.AVIC Harbin Aircraft Industry Group Co., LTD2The aviation military representative office in Harbin area, Harbin 150066, China)Abstract: The author describe the principle of en