航空发动机试验器电气系统设计与优化.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:侯启悦(1990),女,土家族,湖南张家界人,本科,工程师,研究方向为电气。-53-航空发动机试验器电气系统设计与优化 侯启悦 中国航发湖南动力机械研究所,湖南 株洲 412002 摘要:摘要:航空发动机试验器是航空工业中不可或缺的重要设备,用于对航空发动机进行性能测试和验证。试验器的电气系统是试验器的关键组成部分,其设计优劣直接影响试验器的性能和安全性。本文介绍了航空发动机试验器电气系统设计与优化的相关内容。通过确定电源系统、仪器与控制系统以及数据采集与处理系统的需求,选择了适合的设备和方案。然后,进行了系统
2、的设计和优化,包括选择设计参数、优化算法和系统优化方法。最后,通过实际测试和验证,验证了设计与优化的有效性与性能。关键词:关键词:航空发动机试验器;电气系统设计;优化 中图分类号:中图分类号:V263 0 引言 随着航空发动机技术的不断发展,航空发动机试验器的电气系统设计与优化显得尤为重要。一个高效、稳定、可靠的电气系统能够提供准确的电源、精确的仪器和控制、可靠的数据采集和处理,从而保证试验的准确性与安全性。本文将介绍如何设计和优化航空发动机试验器的电气系统,以满足试验的各项需求,提高试验效率和准确性。1 航空发动机试验器的电气系统设计现状 航空发动机试验器是航空发动机研发和测试的重要设备。其
3、电气系统是试验器的核心部分,直接影响试验的有效性、可靠性和安全性。在当今的航空发动机试验器电气系统设计中,主要存在以下几个问题:首先,电气系统的设计缺乏综合性和系统性。往往是设计师针对具体的电气问题,局部进行设计,缺乏全局的考虑和规划,容易造成系统结构混乱、功能冲突和维护困难等问题。其次,电气系统在设计和使用过程中,容易受到外部环境的干扰和摩擦,从而导致电气系统性能不稳定、电路故障和设备损坏等问题。这些问题往往会影响试验器的正常操作和数据采集,从而影响试验结果的可靠性和有效性。最后,在日益复杂的试验需求下,电气系统的设计和优化也面临新的挑战和要求。比如,为了适应更高的试验频率和更多的数据采集,
4、电气系统的带宽和传输速率必须得到提高。另外,为了提高试验器的智能化和自动化程度,电气系统的软件设计和控制系统集成也需要得到进一步优化。因此,在航空发动机试验器电气系统的设计与优化中,需要充分考虑系统的综合性和系统性,选用高品质的电气元器件和设计方案,以保障系统的稳定性和可靠性。同时,需要注意电气系统的环境适应性和抗干扰能力,以及选用适合的数据传输方式和高效的控制系统集成方案。在如此复杂的背景下,通过合理的设计和优化,才能确保航空发动机试验器电气系统的高效、稳定和安全运行。2 航空发动机试验器电气系统概述 2.1 试验器结构与主要组成部分 航空发动机试验器的电气系统是整个试验器的关键组成部分,它
5、提供电力、控制和监测功能,确保试验的正常进行和数据的准确采集。以下是航空发动机试验器电气系统的主要组成部分。电源系统为试验器提供所需的电力供应,并确保电压、电流稳定可靠。电源系统通常包括主电源、备用电源、配电系统和电力保护装置等;控制系统用于控制发动机试验过程中的各个环节,包括试验参数设定、运行状态监测、数据采集等。它通常由集中控制器、控制面板、PLC 和人机界面组成;信号与传感器负责监测和采集试验数据,包括温度、压力、转速、振动等参数。这些传感器将信号转换为电信号,并通过采集模块传送给控制系统进行处理和记录;通信网络用于连接试验器内部各个子系统,实现数据的传输与共享。常用的通信方式包括以太网
6、、CAN 总线、RS-485 等,以实现高速、稳定的数据传输;安全与保护装置用于监测试验过程中的异常情况,并采取相应措施确保试验器和操作人员的安全。例如,过载保护、温度保护、紧急停机等;电中国科技期刊数据库 工业 A-54-缆与连接器负责连接试验器的各个电气设备,确保信号的稳定传输。电缆和连接器的质量和可靠性对电气系统的正常运行至关重要。总之,航空发动机试验器的电气系统通过以上组成部分的协调配合,实现对发动机的电力供应、控制和监测,为试验提供可靠而精确的电气支持。2.2 电气系统的作用与功能需求分析 航空发动机试验器电气系统设计与优化是连接发动机与试验器的关键部分,其作用和功能需求主要包括以下
7、方面。一是电力供应,电气系统需要为试验器提供所需的电力供应,并确保电压、电流稳定可靠。为保证电气系统的可靠性和稳定性,电源系统通常包括主电源、备用电源、配电系统和电力保护装置等。二是控制与监测,电气系统需要实现试验过程中的各种操作控制和状态监测,对运行参数进行实时的记录、监测和控制。基于机器学习、深度学习等技术,电气系统还能进行智能的故障预测和故障诊断,以提高试验精度、方法和效率。三是数据采集与处理,电气系统需要采集试验过程中的各种数据信息,例如温度、压力、转速、润滑、振动等多种参数。而为了保障数据信息的准确性、可信性和实时性,需要实现信号数字化和自动化采集,并依靠数据组织和存储等方式进行数据
8、集中管理。四是联网及远程监测,电气系统亦需要网络互联的功能,这可以通过以太网、CAN 总线、RS-485 等进行实现,实现试验的远程监测控制。如此一来,可以实现试验多地点部署和多域涨停部署等多样化的试验安排。3 电气系统设计与优化方法 3.1 设计参数选择与优化方法 在航空发动机试验器电气系统设计与优化中,设计参数选择与优化方法是关键的步骤。常见的设计参数包括电子元件的类型和规格、传感器和执行器的选择、控制算法和参数等。在设计参数选择方面,可以采用以下几种方法。一是基于经验和规范的方法,根据相关行业标准和设计手册,选择已经验证和推荐的设计参数。二是仿真和模拟方法,利用电路仿真和系统模拟软件,对
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