本發(fā)明涉及測功器控制領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

先進的航空渦輪螺槳發(fā)動機(以下簡稱渦槳發(fā)動機)在飛機上的工作模式是由發(fā)動機輸出軸帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生拉力驅(qū)動飛機，拉力的大小和方向(飛機降落時螺旋槳可以產(chǎn)生反向推力以減少滑行距離)是由螺旋槳電子控制器調(diào)節(jié)槳葉角度進行控制的。在渦槳發(fā)動機的研制過程中根據(jù)試驗特點需要使用兩種試車臺：一種是發(fā)動機+螺旋槳的試車臺，其工作模式和裝機狀態(tài)一致，這種試車臺簡稱槳臺；另一種是用測功器代替螺旋槳的試車臺，用于精確測量發(fā)動機的輸出功率和扭矩，這種試車臺簡稱軸臺。

早期或小型的航空螺旋槳發(fā)動機的控制比較簡單，發(fā)動機不同狀態(tài)下其輸出軸轉(zhuǎn)速保持不變，或者導(dǎo)葉角度保持不變，其在軸臺進行整機試驗時，通常是采用測功器和發(fā)動機分開控制的方法，即測功器為恒轉(zhuǎn)速控制模式(測功器根據(jù)給定值恒定轉(zhuǎn)速)或恒扭矩控制模式(測功器根據(jù)給定值恒定扭矩)，在控制發(fā)動機變換狀態(tài)時只需要通過操作桿控制發(fā)動機狀態(tài)以改變輸出功率即可。對于先進渦槳發(fā)動機而言，發(fā)動機在變換狀態(tài)時，螺旋槳的轉(zhuǎn)速、扭矩都需要根據(jù)發(fā)動機狀態(tài)的變化而改變，在裝機狀態(tài)下這些功能均由發(fā)動機電子控制器(eec)、螺旋槳控制器(pec)和操作桿來實現(xiàn)的。如果在軸臺上仍采用測功器和發(fā)動機分開控制的方法進行先進渦槳發(fā)動機操縱，在操縱發(fā)動機變換狀態(tài)時還需要同時操縱測功器變化狀態(tài)，二者需要精確地協(xié)調(diào)動作，僅靠人工操作根本無法完成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制系統(tǒng)及控制方法，以解決先進渦槳發(fā)動機在軸臺操作困難的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制系統(tǒng)，包括：操作桿、與操作桿連接的螺旋槳控制器模擬器、分別與螺旋槳控制器模擬器連接的測功器控制器和發(fā)動機電子控制器、與測功器控制器連接的測功器、與測功器連接的發(fā)動機；發(fā)動機還與發(fā)動機電子控制器連接，螺旋槳控制器模擬器用于接收操作桿的操作信號及換算出操作信號下螺旋槳狀態(tài)的轉(zhuǎn)速和功率參數(shù)，并向測功器控制器發(fā)出用于測功器的狀態(tài)設(shè)定和控制模式切換的第一信號、向發(fā)動機電子控制器發(fā)出用于發(fā)動機的輸出功率控制的第二信號。

進一步地，發(fā)動機處于地慢狀態(tài)時，測功器為恒轉(zhuǎn)速模式，測功器的轉(zhuǎn)速值由測功器控制器根據(jù)第一信號設(shè)定。

進一步地，發(fā)動機處于空慢狀態(tài)時，測功器為閥門位置模式，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速由發(fā)動機電子控制器根據(jù)第二信號調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出功率進行控制。

進一步地，發(fā)動機超過空慢狀態(tài)時，測功器為恒轉(zhuǎn)速模式，測功器的轉(zhuǎn)速值由測功器控制器根據(jù)第一信號設(shè)定。

進一步地，測功器為水力測功器，測功器控制器用于發(fā)送指令調(diào)節(jié)水力測功器的出水閥門來適應(yīng)發(fā)動機的狀態(tài)變換。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制方法，采用上述測功器控制系統(tǒng)，控制方法包括以下步驟：將操作桿對應(yīng)的操作信號發(fā)送至螺旋槳控制器模擬器；螺旋槳控制器模擬器根據(jù)操作信號換算出相應(yīng)螺旋槳狀態(tài)的轉(zhuǎn)速和功率參數(shù)，并發(fā)送第一信號給測功器控制器、發(fā)送第二信號給發(fā)動機電子控制器；測功器控制器根據(jù)第一信號對測功器進行狀態(tài)設(shè)定和控制模式的切換，發(fā)動機電子控制器根據(jù)第二信號控制發(fā)動機的輸出功率。

進一步地，測功器為水力測功器，測功器控制器發(fā)送指令調(diào)節(jié)水力測功器的出水閥門來適應(yīng)發(fā)動機的狀態(tài)變換。

進一步地，發(fā)動機處于地慢狀態(tài)時，測功器控制器根據(jù)第一信號控制測功器切換為恒轉(zhuǎn)速模式，同時測功器控制器根據(jù)第一信號設(shè)定測功器的轉(zhuǎn)速值從而控制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速。

進一步地，發(fā)動機處于空慢狀態(tài)時，測功器控制器根據(jù)第一信號控制測功器切換為閥門位置模式，發(fā)動機電子控制器根據(jù)第二信號調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出功率從而控制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速。

進一步地，發(fā)動機超過空慢狀態(tài)時，測功器控制器根據(jù)第一信號控制測功器切換為恒轉(zhuǎn)速模式，同時測功器控制器根據(jù)第一信號設(shè)定測功器的轉(zhuǎn)速值從而控制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明采用螺旋槳控制器模擬器用于先進渦槳發(fā)動機軸臺整機試驗，解決了國內(nèi)先進渦槳發(fā)動機在軸臺操作困難的問題。本發(fā)明的用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器系統(tǒng)及其控制方法響應(yīng)迅速、超調(diào)量小且工作可靠，可以很好地實現(xiàn)對渦槳發(fā)動機的控制，能夠模擬發(fā)動機帶螺旋槳的工作狀態(tài)，且具有驗證手控順槳、反槳工作的功能。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制系統(tǒng)的原理框圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的測功器控制方法的流程圖。

附圖標號說明：

1、操作桿；2、螺旋槳控制器模擬器；3、測功器控制器；4、發(fā)動機電子控制器；5、測功器；6、發(fā)動機。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

參照圖1，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制系統(tǒng)，包括操作桿1、螺旋槳控制器模擬器2、測功器控制器3、發(fā)動機電子控制器4、測功器5和發(fā)動機6。螺旋槳控制器模擬器2接收操作桿1的操作信號，換算出各操作信號下螺旋槳狀態(tài)的轉(zhuǎn)速和功率參數(shù)，給測功器控制器3發(fā)出第一信號、給發(fā)動機電子控制器4發(fā)出第二信號：給測功器控制器3的第一信號用于測功器5的狀態(tài)設(shè)定和控制模式的切換；給發(fā)動機電子控制器4的第二信號用于發(fā)動機6輸出功率的控制。

本發(fā)明中，操作桿1與螺旋槳控制器模擬器2通過信號線連接。操作臺上設(shè)置有兩個操作桿1：功率桿和狀態(tài)桿，功率桿控制發(fā)動機6的輸出功率，狀態(tài)桿控制螺旋槳。當(dāng)操作員操作時，狀態(tài)桿會傳遞狀態(tài)桿信號(cla桿信號)給螺旋槳控制器模擬器2，功率桿會傳遞離散量輸入輸出信號至螺旋槳控制器模擬器2，其中的狀態(tài)桿信號用于測功器5的控制。

螺旋槳控制器模擬器2通過信號線連接至測功器控制器3，并向測功器控制器3發(fā)送電壓信號，同時測功器控制器3可發(fā)送反饋信號給螺旋槳控制器模擬器2。螺旋槳控制器模擬器2還通過rs422總線與發(fā)動機電子控制器4連接，用于與發(fā)動機電子控制器4實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步交互。

測功器控制器3與測功器5通過信號線連接，測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第一信號來設(shè)定測功器5的轉(zhuǎn)速和扭矩，同時，測功器5也會將其自身的狀態(tài)信號包括轉(zhuǎn)速和扭矩信號反饋給測功器控制器3。

本優(yōu)選實施例中，測功器5為水力測功器，其與發(fā)動機6通過聯(lián)軸器連接，測功器5的轉(zhuǎn)速值與發(fā)動機6的輸出轉(zhuǎn)速相等。此外，發(fā)動機6還與發(fā)動機電子控制器4通過電纜線連接，發(fā)動機電子控制器4根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2發(fā)來的第二信號發(fā)送控制指令給發(fā)動機6以控制發(fā)動機6的輸出功率，同時發(fā)動機6也能將自身的狀態(tài)信號反饋給發(fā)動機電子控制器4，進而通過rs422總線傳遞給螺旋槳控制器模擬器2實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。

因某渦槳發(fā)動機在地慢狀態(tài)到空慢狀態(tài)、空慢狀態(tài)到最大狀態(tài)的控制規(guī)律不同，測功器5的單一控制模式(恒轉(zhuǎn)速或恒扭矩控制模式)無法滿足發(fā)動機6的控制需求，故本發(fā)明中將測功器5模式選定為“flightsimulationmode”模式(飛行模擬模式)，該模式能根據(jù)給定信號自動實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)速模式、恒扭矩模式、閥門位置模式之間的任意轉(zhuǎn)換。

發(fā)動機6裝機狀態(tài)的控制規(guī)律為：地慢采用順槳控制模式,近似于測功器5的閥門位置控制模式；空慢狀態(tài)是在發(fā)動機電子控制器4控制下的恒轉(zhuǎn)速控制模式；超過空慢狀態(tài)為螺旋槳控制器控制下的恒轉(zhuǎn)速控制模式。在軸臺調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)，加減速過程在控制模式轉(zhuǎn)換點，各參數(shù)波動大，難以實現(xiàn)測功器5控制與發(fā)動機6控制良好匹配工作，發(fā)動機6裝機狀態(tài)的控制規(guī)律無法適用于軸臺。

為解決以上問題，本發(fā)明在渦槳發(fā)動機進行軸臺試驗時采用的測功器5控制模式如下：

發(fā)動機6處于地慢狀態(tài)時，測功器5為恒轉(zhuǎn)速模式，測功器5的轉(zhuǎn)速值由測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2發(fā)來的第一信號設(shè)定；發(fā)動機6處于空慢狀態(tài)時，測功器5轉(zhuǎn)換為閥門位置模式，發(fā)動機6的輸出轉(zhuǎn)速由發(fā)動機電子控制器4調(diào)節(jié)發(fā)動機6的功率進行控制；發(fā)動機6超過空慢狀態(tài)時，測功器5為恒轉(zhuǎn)速模式，測功器5的轉(zhuǎn)速值由測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2發(fā)來的第一信號設(shè)定。經(jīng)試驗驗證，采用上述方案進行控制模式轉(zhuǎn)換時各參數(shù)變化正常，無波動超調(diào)現(xiàn)象。

本發(fā)明為渦槳發(fā)動機軸臺提供了一種測功器控制方法，使測功器5模擬螺旋槳的工作狀態(tài)，達到測功器5與發(fā)動機6相互匹配且穩(wěn)定工作的目的。參照圖2，本發(fā)明的用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制系統(tǒng)進行的控制方法具體如下：

步驟s100，操作員推拉操作桿1，將操作桿1對應(yīng)的操作信號發(fā)送至螺旋槳控制器模擬器2；

步驟s200，螺旋槳控制器模擬器2根據(jù)操作信號換算出相應(yīng)螺旋槳狀態(tài)的轉(zhuǎn)速和功率參數(shù)，并發(fā)送第一信號給測功器控制器3、發(fā)送第二信號給發(fā)動機電子控制器4；

步驟s300，測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第一信號對測功器5進行狀態(tài)設(shè)定和控制模式的切換，發(fā)動機電子控制器4根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第二信號控制發(fā)動機6的輸出功率。

本發(fā)明中，測功器5為水力測功器，測功器控制器3發(fā)送指令調(diào)節(jié)水力測功器5的出水閥門的開關(guān)度來適應(yīng)發(fā)動機6的狀態(tài)變換，完成測功器5與螺旋槳控制器模擬器2的聯(lián)合工作，實現(xiàn)某渦槳發(fā)動機軸臺試驗的測功器5控制。

測功器5的狀態(tài)設(shè)定包括轉(zhuǎn)速和扭矩的設(shè)定，測功器5的控制模式切換包括恒轉(zhuǎn)速模式和閥門位置模式的切換。具體地，本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，測功器5的控制模式如下：

發(fā)動機6處于地慢狀態(tài)時，螺旋槳控制器模擬器2根據(jù)操作桿1的操作信號向測功器控制器3發(fā)出第一信號，測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第一信號控制測功器5切換為恒轉(zhuǎn)速模式，同時測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第一信號設(shè)定測功器5的轉(zhuǎn)速值，從而控制發(fā)動機6的輸出轉(zhuǎn)速(測功器5的轉(zhuǎn)速值與發(fā)動機6的輸出轉(zhuǎn)速相等)。

發(fā)動機6處于空慢狀態(tài)時，螺旋槳控制器模擬器2根據(jù)操作桿1的操作信號向測功器控制器3發(fā)出第一信號、向發(fā)動機電子控制器4發(fā)出第二信號，測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第一信號控制測功器5切換為閥門位置模式，同時發(fā)動機電子控制器4根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第二信號調(diào)節(jié)發(fā)動機6的輸出功率從而控制發(fā)動機6的輸出轉(zhuǎn)速。

發(fā)動機6超過空慢狀態(tài)時，螺旋槳控制器模擬器2根據(jù)操作桿1的操作信號向測功器控制器3發(fā)出第一信號，測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第一信號控制測功器5切換為恒轉(zhuǎn)速模式，同時測功器控制器3根據(jù)螺旋槳控制器模擬器2的第一信號設(shè)定測功器5的轉(zhuǎn)速值，從而控制發(fā)動機6的輸出轉(zhuǎn)速(測功器5的轉(zhuǎn)速值與發(fā)動機6的輸出轉(zhuǎn)速相等)。

本發(fā)明采用螺旋槳控制器模擬器2用于先進渦槳發(fā)動機軸臺整機試驗，解決了國內(nèi)先進渦槳發(fā)動機在軸臺操作困難的問題。經(jīng)實際使用證明，本發(fā)明的用于渦槳發(fā)動機軸臺試車的測功器控制系統(tǒng)及其控制方法響應(yīng)迅速、超調(diào)量小且工作可靠，可以很好地實現(xiàn)對渦槳發(fā)動機的控制，能夠模擬發(fā)動機6帶螺旋槳的工作狀態(tài)，且具有驗證手控順槳、反槳工作的功能。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。