统闭环仿真试验时，上位工控机3采用UDP通讯协议，从飞行管理计算机32获取当前飞行仿真参数(气压高度、马赫数)，同时向飞行管理计算机32实时(定周期)传递发动机状态仿真参数(发动机转速、涡轮后温度、进口总温、推力等)。测控仿真计算机7从上位工控机3获取当前飞行参数后，运行发动机数学模型(性能计算)，实时计算出发动机各状态仿真参数；通过TCP/IP协议传递给上位工控机3的同时，驱动组合仪器机箱8上各模拟和数字信号生成及输出硬件模块生成相应激励(电气)信号，通过信号适配单元4完成信号调理、分配和故障注入后，输出给发动机控制器33;与此同时，通过控制组合仪器机箱8上多种信号采集调理硬件模块采集发动机控制器33的输出以及发动机油门控制器34的油门位置反馈信号，测控仿真计算机7将这些采集到的电气信号标定转换成工程数据后，交由发动机数学模型进行实时计算，并响应发动机控制器33的输出控制以及用户操作控制。整个过程中，一体化的显示控制台2的显示器上将会一直以虚拟仪表实时、动态的显示用户自定义参数或数据，以提高用户交互式体验。发动机地面维护设备36属于发动机编制内设备，通过RS422串口方式与发动机控制器33进行通讯，实时记录和显示发动机及控制器的各种参数。发动机控制器33与飞行管理计算机32的通讯也是RS422串口方式，用以传递飞行控制指令和反馈发动机控制器状态信息，可以通过信号适配单元4完成通讯信号18的故障模拟。
【主权项】
1.航空发动机通用仿真器包括机柜(I)、显示控制台(2)、上位工控机(3)、信号适配单元(4)、直流稳压电源(5)、仪器扩展机箱(6)、仿真测控计算机(7)、组合仪器机箱(8)，专用测试电缆(31)和仿真及测控软件(9);其特征在于:组成测试系统的硬件架构采用PXI总线开放式架构，其中信号适配单元(4)是为被测发动机控制器(33)与仪器扩展机箱(6)、组合仪器机箱(8)之间提供电子、电气和机械连接接口的装置，包括适配单元机箱(10)、适配单元电路(11)、标准电连接器(22)，通用电连接器(24);适配单元电路(4)安装在适配单元机箱(10)内，适配单元机箱(10)背板上集成有与被测发动机控制器(33)连接用的通用电连接器(24)，和与仪器扩展机箱￠)、组合仪器机箱(8)连接用的标准电连接器(22)； 其中被测发动机控制器(33)通过专用测试电缆(31)与信号适配单元(4)的通用电连接器(24)连接，其模拟信号输入(20)、模拟信号输出(19)经信号适配单元电路(11)处理后通过标准电连接器(22)与仪器扩展机箱(6)、组合仪器机箱(8)连接；组合仪器机箱(8)与仿真测控计算机(7)通过PXI总线方式连接并受其控制；仿真测控计算机(7)实时运行发动机数学模型并与上位工控机(3)建立TCP/IP通讯连接，实时传递相关数据，同时由显示控制台(2)实时显示上位工控机(3)中仿真及测控软件(9)生成的相关测试数据； 其中直流稳压电源(5)通过信号适配单元(4)给被测发动机控制器(33)和信号适配单元(4)内适配单元电路(11)提供工作电源； 其中上位工控机(3)通过以太网络连接访问仿真测控计算机(7)，通过仿真及测控软件(9)对整个PXI总线系统上的硬件资源进行集中管理和控制。
2.根据权利要求1所述的航空发动机通用仿真器，其特征在于:适配单元电路(11)包括故障注入控制线(17)控制的故障注入配置端子(12)、数字输入/输出通道限流和反压保护电路(13)、电源分配开关(14)、激励信号调理端子(15)、采集信号调理端子(16)，测试仪器电气接口(21)和测试信号电气接口(23)，通过测试信号电气接口(23)集成的通用电连接器(24)，把信号适配单元(4)与被测发动机控制器(33)连接；通过测试仪器电气接口(21)集成的标准电连接器(24)，把信号适配单元(4)与仪器扩展机箱￠)、组合仪器机箱(8)连接；实现各仪器硬件模块与被测发动机控制器进行交联的所有电气信号的前端调理、集中分配、转接和故障注入功能。
3.根据权利要求1所述的航空发动机通用仿真器，其特征在于:组合仪器机箱(8)采用嵌入式控制器插槽(零槽)的标准PXI总线扩展机箱，该机箱插槽采用PXI总线标准的针式连接方式；仿真测控计算机(7)采用带实时操作系统的嵌入式计算机(零槽控制器)，安装于组合仪器机箱(8)零槽内，通过PXI总线控制机箱其余插槽上的硬件资源；机箱其余插槽，则根据测试任务要求相应配置各种PXI总线卡式仪器资源，完成信号采集和信号激励功能。
4.根据权利要求1所述的航空发动机通用仿真器，其特征在于:机柜(I)采用可移动式机柜集成所有硬件资源的模块化结构设计，保证整个系统工作稳定性的同时兼顾了发动机综合仿真试验的不同环境需求；利用这些资源，可根据被测发动机控制器(33)的测试需求灵活分配，通过信号适配单元(4)的分配连接，构成不同型号控制器的测试系统，实现测试平台的通用性功能。
5.根据权利要求1所述的航空发动机通用仿真器，其特征在于:适配单元机箱(10)为定制的标准工业机箱上架安装结构设计，便于可移动式机柜集成。
6.根据权利要求1所述的航空发动机通用仿真器，其特征在于:仪器扩展机箱(6)为备用PXI扩展机箱，用于根据测试需求扩展相应PXI总线仪器板卡，该机箱通过一块PXI总线扩展卡与组合仪器机箱(8)连接，并受仿真测控计算机(7)控制。
7.根据权利要求1所述的航空发动机通用仿真器，其特征在于:机柜(I)为带系统散热及加温环控装置的减震移动式机柜，该机柜内置工业标准仪器安装机架，可以将上述各硬件单元全部集成，便于运输及适应外场环境条件下工作。
8.根据权利要求1或要求2所述的航空发动机通用仿真器，其特征在于:由于被测发动机控制器(33)端接口各异，信号适配单元(4)与被测发动机控制器(33)的连接既要实现连接的防差错功能，又要实现信号通道的自然分配，所以根据各种信号的电气特性和连接要求，信号适配单元接口设计为将组合仪器机箱(8)及仪器扩展机箱(6)上所有硬件模块的输入输出通道与测试仪器电气接口(21)上集成的带相应连接标识的标准电连接器(22)连接，并通过信号适配单元电路(11)的激励信号调理端子(15)和故障注入配置端子(12)进行前端处理和故障分配，最后通过测试信号电气接口(23)上集成的通用电连接器(24)送入被测发动机控制器(33)，既完成了硬件回路故障注入，也保证硬件通道资源的合理分配以及连接的正确性，同时，只需更换信号适配单元(4)连接至发动机控制器(33)的专用测试电缆(31)，即可完成多种型号发动机控制器测试系统电气连接的快速重构，实现通用性。
【专利摘要】航空发动机通用仿真器，包括上位工控机、仿真测控计算机、显示控制台、带多种仪器硬件模块的组合仪器机箱及仪器扩展机箱、信号适配单元、直流稳压电源、专用测试电缆。仿真测控计算机采用嵌入式高性能实时操作系统运行发动机数学模型，保证仿真试验的实时性、有效性。组成测试系统的硬件架构采用标准PXI总线开放式架构，可根据具体的测试应用，扩展配置各种成熟的PXI总线接口的硬件模块，具备自动化程度高、可扩展性、兼容性强、维护性好等优点。信号适配单元集成配置有标准和通用电连接器，只需更换相应配套测试连接电缆，发动机仿真器就可以快速重构测试系统电气连接，可满足平台通用性要求。
【IPC分类】G05B23-02
【公开号】CN104699068
【申请号】CN201310710611
【发明人】付强, 龙振军, 姜博雅, 王洪斌, 邹朝兰
【申请人】贵州航空发动机研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月4日