一种微型涡喷发动机实验室测试系统及方法与流程

1.本发明专利涉及涡喷发动机实验室测试领域，尤其涉及一种微型涡喷发动机实验室测试系统及方法。


背景技术：

2.发动机试车技术是发展先进航空发动机的关键技术之一，试验测试结果既是验证和修改发动机设计的重要依据，也是评价发动机部件和整机性能的重要判定条件。在微型涡喷发动机的测试过程中发动机状态实时监控以及在测试过程中的安全性的考虑尤为重要。发动机整机实验室测试系统主要包括具有能够稳准快地改变发动机工作状态的控制系统、快速数据处理能力的测试系统和安全有效的测试台架等。现阶段对微型涡喷发动机实验室测试系统和测试方法的研究非常少，同样在国内对于微型涡喷发动机实验室测试的研究也是一个很大空缺。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种微型涡喷发动机实验室测试系统及方法，以克服现有技术的不足。
4.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种微型涡喷发动机实验室测试系统，包括测试台架和控制系统；测试台架包括固定支架，固定支架上固定有滑轨，滑轨上设有能够相对滑轨滑动的安装座，安装座上设有卡箍，待测试涡喷发动机通过卡箍固定于安装座上，固定支架上位于安装座一侧设有推力传感器，推力传感器的端面能够与安装座接触；控制系统包括控制器模块和信息采集模块，控制器模块用于控制待测试涡喷发动机的启动与关闭，信息采集模块用于获取待测试涡喷发动机测试过程中的参数信息并传输至控制器模块，控制器模块对参数信息进行存储，控制器模块连基于推力传感器，用于采集待测试涡喷发动机产生的推力信息。
6.进一步的，固定支架上固定有两个相对平行设置的滑轨，滑轨两端通过滑轨座固定于安装座上，安装座下端设置有滑套，安装座通过滑套套设于滑轨上。
7.进一步的，固定支架上端设有保护罩，保护罩采用透明材料。
8.进一步的，信息采集模块包括转速采集模块、温度采集模块和振动传感器，转速采集模块连接于固定于待测试涡喷发动机上的转速传感器，用于获取待测试涡喷发动机转速信息并将转速信息传输至控制器模块，温度采集模块连用于采集待测试涡喷发动机的点火温度信息和发动机尾喷管温度信息，并将点火温度信息和发动机尾喷管温度信息传输至控制器模块，振动传感器固定于安装座上，振动传感器连接于控制器，用于采集安装座的振动信号，并将振动信号传输至控制器模块。
9.进一步的，控制器模块连接有启动电机模块、点火器模块、燃油泵模块和电磁阀模块，控制器模块用于输出启动电机模块的控制信号，通过启动电机模块启动电机，当待测试涡喷发动机转速达到设定启动转速阈值时，点火器模块启动点火，当点火温度达到设定阈
值时，电磁阀模块连接于火花塞路电磁阀和主油路电磁阀，用于控制打开火花塞路电磁阀和主油路电磁阀，燃油泵模块用于控制打开燃油泵供油实现点火；通过调整油泵供油大小，调整待测试涡喷发动机的转速，并实时采集待测试涡喷发动机的运行参数。
10.进一步的，安装座上还设有振动传感器，振动传感器连接于控制器，用于采集安装座的振动信号，并将振动信号传输至控制器模块。
11.一种微型涡喷发动机测试方法，包括以下步骤：
12.s1，将待测试涡喷发动机固定于安装座上，同时将待测试涡喷发动机连接控制系统和供油管线；
13.s2，启动待测试涡喷发动机，同时实时采集待测试涡喷发动机转动过程中的参数信息并传输至控制器模块，控制器模块对参数信息进行存储。
14.进一步的，启动待测试涡喷发动机时，当待测试涡喷发动机的转速信号稳定后，进行点火和火花塞供油，当发动机尾喷管处温度达到设定阈值时通过主油路供油。
15.进一步的，启动待测试涡喷发动机时，按照设定占空比的pwm波逐步调整启动电机转速，直至待测试涡喷发动机的当前转速达到设定转速。
16.进一步的，当待测试涡喷发动机的转速信号稳定后，改变油泵的pwm波信号的占空比调整发动机压气机和涡轮协同工作，直至转速信号达到怠速状态，油泵的pwm波信号的占空比值锁定。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
18.本发明一种微型涡喷发动机实验室测试系统，通过在固定支架上固定有滑轨，滑轨上设有能够相对滑轨滑动的安装座，安装座上设有卡箍，待测试涡喷发动机通过卡箍固定于安装座上，固定支架上位于安装座一侧设有推力传感器，推力传感器的端面能够与安装座接触，利用能够滑动的安装座固定待测试涡喷发动机，实现待测试涡喷发动机的安装固定，利用一侧的推力传感器能够实现发动机推力参数检测，利用控制系统控制待测试涡喷发动机的启动与关闭，同时采集获取待测试涡喷发动机测试过程中的参数信息以及待测试涡喷发动机产生的推力信息，本发明结构简单，能够实现涡喷发动机的实验室测试，并充分保证了实验过程中的安全性，集合实验过程中实时数据的采集与控制于一体，测试和实验效率高，数据精准，同时操作简便。
19.进一步的，固定支架上固定有两个相对平行设置的滑轨，结构简单，阻力小，且安装方便。
20.进一步的，固定支架上端设有保护罩，保护罩采用透明材料，安全可靠。
21.进一步的，采用转速采集模块、温度采集模块和振动传感器，能够实时采集发动机运行参数和实现发动机的精准控制，提高了测试和实验效率高，确保采集的数据精准。
22.本发明一种微型涡喷发动机测试方法，通过将待测试涡喷发动机固定于安装座上，同时将待测试涡喷发动机连接控制系统和供油管线；启动待测试涡喷发动机，同时实时采集待测试涡喷发动机转动过程中的参数信息并传输至控制器模块，控制器模块对参数信息进行存储，能够实现微型涡喷发动机的检测，安全可靠，数据准确。
23.进一步的，启动待测试涡喷发动机时，当待测试涡喷发动机的转速信号稳定后，进行点火和火花塞供油，当发动机尾喷管处温度达到设定阈值时通过主油路供油，确保待测试涡喷发动机安全可靠的启动，实现线性启动。
24.进一步的，启动待测试涡喷发动机时，按照设定占空比的pwm波逐步调整启动电机转速，直至待测试涡喷发动机的当前转速达到设定转速，提高发动机测试过程的稳定性和安全性，避免过快达到怠速从而造成的风险。
附图说明
25.图1为本发明结构示意图。
26.图2为本发明系统模块连接结构示意图。
27.其中，1、固定支架；2、滑轨；3、安装座；4、卡箍；5、待测试涡喷发动机；6、推力传感器；7、保护罩。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
29.如图1、图2所示，一种微型涡喷发动机实验室测试系统，包括测试台架和控制系统：测试台架包括固定支架1，固定支架1上固定有滑轨2，滑轨2上设有能够相对滑轨2滑动的安装座3，安装座3上设有卡箍4，待测试涡喷发动机5通过卡箍4固定于安装座3上，固定支架1上位于安装座3一侧设有推力传感器6，推力传感器6的端面能够与安装座3接触，安装座3上开设有通孔，通孔内设有连接于待测试涡喷发动机5的连接管路；控制系统包括控制器模块和信息采集模块，控制器模块用于控制待测试涡喷发动机5的启动与关闭，信息采集模块用于获取待测试涡喷发动机5测试过程中的参数信息并传输至控制器模块，控制器模块对参数信息进行存储。
30.控制器模块连基于推力传感器6，用于采集待测试涡喷发动机5产生的推力信息；安装座3上还设有振动传感器，振动传感器连接于控制器，用于采集安装座3的振动信号，并将振动信号传输至控制器模块。
31.参数信息包括待测试涡喷发动机的转速、点火温度、发动机尾喷管温度以及待测试涡喷发动机运行参数。
32.信息采集模块包括转速采集模块和温度采集模块，转速采集模块连接于固定于待测试涡喷发动机5上的转速传感器，用于获取待测试涡喷发动机5转速信息并将转速信息传输至控制器模块，温度采集模块连用于采集待测试涡喷发动机5的点火温度信息和发动机尾喷管温度信息，并将点火温度信息和发动机尾喷管温度信息传输至控制器模块。
33.连接管路包括信号采集管线和供油管线，固定支架1下端设有燃料储存柜，供油管线连接燃料储存柜和待测试涡喷发动机，供油管线用于为待测试涡喷发动机提供然后，信号采集管线用于实现信号从传输，采集的信号通过以太网传传输至控制主机。
34.控制器模块连接有启动电机模块、点火器模块、燃油泵模块、电磁阀模块和显示模块，控制器模块用于输出启动电机模块的控制信号，通过启动电机模块启动电机，当待测试涡喷发动机5转速达到设定启动转速阈值时，点火器模块启动点火，当点火温度达到设定阈值时，电磁阀模块连接于火花塞路电磁阀和主油路电磁阀，用于控制打开火花塞路电磁阀和主油路电磁阀，燃油泵模块用于控制打开燃油泵供油实现点火；通过调整油泵供油大小，调整待测试涡喷发动机5的转速，并实时采集待测试涡喷发动机5的运行参数，显示模块用于信息显示。
35.具体的，固定支架1采用水平可调支架，固定支架1底部设有可调支撑腿，能够调整固定支架1的整体水平度，通过在固定支架1上设置水平尺或者水平仪，用于确保固定支架1的水平度。如图1所示，固定支架1上固定有两个相对平行设置的滑轨2，滑轨2两端通过滑轨座固定于安装座3上，安装座3下端设置有滑套，安装座3通过滑套套设于滑轨2上。
36.如图1所示，固定支架1上端设有保护罩7，保护罩7采用透明材料，有利于实验过程中的观察和保护。卡箍4通过固定架固定于安装座3上。固定架与安装座3为一体结构，安全可靠，连接稳定，采用卡箍结构固定待测试涡喷发动机，安全方便，便于拆卸，卡箍采用镂空结构。
37.具体的，控制器模块采用stm32f429控制器。
38.实施例
39.控制器模块发送启动指令给启动电机模块，启动电机模块根据接收到的指令信号按照设定占空比的pwm波控制启动电机，同时转速采集模块实时采集待测试涡喷发动机5的转速信号并发送给控制器模块，用以对当前转速和设定转速进行对比并再次调整输出来与设定转速即点火启动转速匹配，直至当前转速达到设定转速。控制器模块接收到稳定的转速信号后，发送指令给点火器模块，点火器模块信号输出到执行机构火花塞电路，点亮火花塞；温度采集模块实时采集到的火花塞处的点火温度信息并传输给控制器模块，当点火温度达到火花塞点火设定阈值后，控制器模块发送指令给电磁阀模块和燃油泵模块，电磁阀模块信号输出到执行机构火花塞路电磁阀，火花塞路电磁阀用于控制火花塞喷油，打开此路电磁阀，同时燃油泵模块接受到程序发送的指令按照设定占空比的pwm波给油泵来供给发动机启动燃油。温度采集模块实时采集发动机尾喷管处的温度并传输给控制器模块，当其温度超过设定的100摄氏度后，控制器模块同时发送指令给电磁阀模块、燃油泵模块和启动电机模块，电磁阀模块信号输出到执行机构主油路电磁阀，打开此路电磁阀，燃油泵模块和启动电机模块根据控制器给定的指令改变输出给执行机构油泵和启动电机的pwm波信号的占空比来协调启动过程中油量和空气量的质量比，直至转速采集模块采集到的转速达到脱离转速后，控制器模块接受到脱离转速信号，发送指令给启动电机模块、点火器模块、电磁阀模块和燃油泵模块，关闭启动电机、熄灭火花塞、关闭火花塞路电磁阀，同时燃油泵模块根据程序指令不断改变油泵的pwm波信号的占空比来达到发动机压气机和涡轮协同工作的目的，直至控制器模块接收到转速采集模块的转速信号达到怠速状态，油泵的pwm波信号的占空比值锁定。
40.根据不同的试验程序要求，输入不同的试验要求给指令采集模块，指令采集模块将所要求的档位信号输出给控制器模块，控制器模块发送信号给燃油泵模块，同时接受转速采集信号采集到的当前转速信号与设定的转速进行对比，通过不断提高油泵的pwm波信号的占空比值来达到目标转速。
41.试验程序结束后，指令采集模块接收到关机的指令信号并输出给控制器模块，控制器模块调用发动机关机规律程序，程序内发送指令给燃油泵模块，通过不断降低油泵的pwm波信号的占空比值来达到目标转速。同时接受转速采集信号采集到的当前转速信号与设定的转速进行对比，当发动机达到怠速状态时，稳定工作10～20秒，控制器模块输出信号给燃油泵模块和电磁阀模块，分别关闭执行机构油泵和主油路电磁阀。当控制器模块接受转速采集信号采集到的当前转速信号达到关机特定转速时，控制器模块发送指令给启动电
机模块，不断调节电机的pwm波信号的占空比值来达到程序设定转速，在该转速下稳定工作直至控制器模块接收到温度采集模块发送到的温度值小于100摄氏度时，控制器模块发送指令给启动电机模块，关闭电机，试验结束。待发动机冷却，进行拆机检查各项工作。在发动机的试验过程中，界面显示模块会显示并存储发动机的各项性能参数，待试验结束，将主机中的数据导出，形成该次发动机的试验数据报告。
42.信息采集模块将需要采集的待测试涡喷发动机实时信号流通过以太网传输方式流入位于控制柜内的工控机，通过控制柜上部的主显示界面主要显示发动机工作过程中的各种数据信号。
43.本发明一种微型涡喷发动机实验室测试系统及方法，本发明实现了微型涡喷发动机的实验室测试全过程，并充分保证了实验过程中的安全性，集合实验过程中实时数据的采集与控制于一体。本发明专利将发动机测试过程与实验数据采集集于一体，测试和实验效率高，数据精准，同时操作简便。