[发明专利]应用于商用航空发动机控制系统的半物理仿真试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种半物理仿真试验系统，具体地，涉及一种应用于商用航空发动机控制系统的半物理仿真试验系统。

背景技术

现代航空发动机全权限数字电子控制(Full Authority Digital Engine Control：FADEC)已实现了电调，即通过电子控制器完成发动机本体的控制功能和与飞机协同工作的任务。发动机控制系统主要由电子控制器、发动机监视装置、燃油部件、作动部件、FADEC交流发电机、传感器以及电缆等组成，同时具有高可靠性和高安全性的复杂控制系统。

为了满足适航条款FAR33.28-发动机控制系统中对于控制系统功能验证的要求，就需要开发相应的测试系统来验证控制系统的适航符合性。根据国外商用航空发动机控制系统的开发经验，控制系统的开发验证过程需要经历全数字仿真、硬件在回路仿真、半物理仿真以及整机台架试车等。其中半物理仿真是重要的一环，它是在完成了控制系统的硬件研制、软件设计之后，且完成了硬件在回路仿真试验之后，对控制系统进行的软硬件系统集成试验，验证系统的功能、性能以及接口等是否满足需求，从而减少发动机整机台架试验的风险。因此对于商用航空发动机控制系统的研制来说，控制系统半物理仿真试验系统是必不可少的。

国内发动机控制系统半物理仿真试验系统均针对军用航空发动机，专门用于商用航空发动机控制系统的半物理仿真试验系统在国内属于首次提出。与军用航空发动机控制系统半物理仿真试验系统相比，商用航空发动机控制系统半物理仿真试验系统将采用商用航空发动机以及飞机的模型，同时对EEC和EMU进行联合调试，更加突出商用航空发动机的高安全性和高可靠性，为商用航空发动机的适航取证提供试验数据支持。

发明内容

为了验证商用航空发动机在全工况全包线内的工作性能，提出了一种应用于商用航空发动机控制系统的半物理仿真试验系统。该试验系统能够对发动机控制系统与飞机、发动机模型进行闭环试验，测试在飞机不同状态下的控制系统的控制功能和性能，同时能够进行发动机控制系统的动态参数测试和动态特性分析，发动机控制系统故障状态的模拟，发动机在各种限制以及超限边界、保护以及应急状态下控制系统的正确性验证，以及发动机控制系统附件的长期试车等。

商用航空发动机控制系统半物理仿真试验系统，以商用大涵道比涡扇发动机为研究对象，用于发动机控制系统的静态性能和动态性能的试验，研究和分析发动机控制系统的静态和动态性能，研究和分析发动机在全包线范围内工作时控制系统的适应性和匹配性。依据本发明的应用于商用航空发动机控制系统的半物理仿真试验系统包括：

监控系统，其被配置为设置试验参数并控制设备；

实时仿真与座舱模拟系统，其被配置为根据所述试验参数计算所述商用航空发动机的运行状态并输出控制信号；

传动系统，其被配置为根据所述控制信号来提供转速信号；

模拟系统，其被配置为根据所述控制信号来提供工作环境；

试验对象安装系统，其被配置为提供与试验对象真实布局一致的安装空间；

数采系统，其被配置为采集所述试验对象和所述试验设备的工作参数并将其反馈至所述监控系统；

供油系统，其用于提供燃油；以及

电气系统，其用于供电以及电气连接，

其中，所述监控系统还被配置为监视所述工作参数并控制试验过程。

在一个实施例中，所述半物理仿真试验系统还包括故障注入系统，所述实时仿真与座舱模拟系统的所述控制信号经过所述故障注入系统进入所述试验对象，以模拟所述试验对象的故障状态。

在一个实施例中，所述实时仿真与座舱模拟系统包括飞机、发动机模型、油门杆和控制按钮，所述实时仿真与座舱显示系统被配置为运行所述飞机、发动机模型且根据所述油门杆的角度、控制按钮的操作以及来自所述试验对象的数据计算所述商用航空发动机的运行状态并输出所述控制信号。

在一个实施例中，所述模拟系统包含信号模拟系统、滑油模拟系统、气压模拟系统以及振动模拟系统，其中所述信号模拟系统用于模拟传感器信号，所述滑油模拟系统用于提供滑油传感器所需的工作环境，气压模拟系统用于提供气体压力传感器所需的工作环境，振动模拟系统用于提供振动传感器所需的工作环境。

更具体地，上述商用航空发动机控制系统半物理仿真试验系统由以下几部分组成：

监控系统，其用于半物理仿真试验设备的操作控制与管理，试验对象和试验设备的参数监视与显示，试验数据的管理等等；