一种航空发动机的燃油调节器故障检测系统及其工作方法与流程

本发明属于航空发动机的故障检测，具体涉及一种航空发动机的燃油调节器故障检测系统及其工作方法。

背景技术：

1、随着我国航空技术的不断创新与发展，国产的航空发动机也正逐步应用至不同航空飞行器中，尤其是双转子涡扇发动机，其在国内得到广泛应用；目前，双转子涡扇发动机在使用过程中会出现高压转子转速摆动故障，而高压转子转速摆动故障又受其非全权限控制系统的燃油调节器控制，因此，为了排除由燃油调节器引起的转速摆动故障，维修工厂大多搭建有开环的燃油调节器性能测试平台来检测该故障，以保证飞行安全。

2、前述测试平台的工作原理为：通过手动调节转速、燃油流量、压力，从而可以再现由燃油调节器引起的个别转速摆动问题；但是其存在以下不足：仍然有较大部分转速摆动问题需要在发动机台架试车（以下简称“试车”）燃烧航空燃油时才能再现，如此，由于试车需要搭建庞大的测试系统，其不仅会降低排故效率，还会消耗大量的航空燃油，从而会增加检测成本；基于此，如何提供一种排故效率高，且成本低的航空发动机的燃油调节器的故障检测系统，已成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种航空发动机的燃油调节器故障检测系统及其工作方法，用以解决现有技术需要试车燃烧航空燃油才能检测转速摆动故障，从而导致的检测效率低以及成本高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种航空发动机的燃油调节器故障检测系统，包括：

4、燃油调节器测试模块和闭环控制模块，其中，所述燃油调节器测试模块包括燃油调节器、发动机模拟机构、油压测量机构、转速测量机构以及供油机构；

5、所述供油机构的输油端连通所述燃油调节器，其中，所述燃油调节器用于采集所述发动机模拟机构在当前运行周期内的转速，并根据所述转速，调节所述供油机构的燃油输出量；

6、所述油压测量机构，用于采集所述燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压；

7、所述转速测量机构，用于采集所述发动机模拟机构在当前运行周期内的转速，其中，所述油压测量机构和所述转速测量机构分别电连接所述闭环控制模块，用于将所述计量开关后油压和所述转速传输至所述闭环控制模块；以使所述闭环控制模块根据所述计量开关后油压，得到燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压变化量；

8、所述闭环控制模块，用于根据所述计量开关后油压变化量，生成所述发动机模拟机构在下一运行周期对应的转速调节信号，以及基于所述转速，生成所述燃油调节器在下一运行周期对应的进气调节信号，并将所述转速调节信号发送至所述发动机模拟机构，以及将所述进气调节信号发送至燃油调节器的进气调压阀，以便使闭环控制模块基于所述燃油调节器在上一运行周期内的计量开关后油压，完成所述燃油调节器在下一运行周期的故障检测闭环控制；

9、所述闭环控制模块，还用于根据发动机模拟机构在各个运行周期内的转速，生成所述燃油调节器的故障检测结果。

10、基于上述公开的内容，本发明所提供的燃油调节器故障检测系统，设置有燃油调节器测试模块和闭环控制模块，其中，闭环控制模块用于给燃油调节器测试模块提供测试信号，而燃油调节器测试模块则基于测试信号，来进行航空发动机基于燃油调节器的转速摆动故障再现。

11、具体的，闭环控制模块先给燃油调节器测试模块中的发动机模拟机构发送一初始转速信号，以使发动机模拟机构依据该初始转速信号进行转动，而燃油调节器则可根据发动机模拟机构在当前运行周期内的转速，来调节供油机构的供油量；接着，油压测量机构和转速测量机构，则分别采集燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压，以及发动机模拟机构在当前运行周期内的转速；如此，闭环控制模块则可根据当前运行周期内的转速以及计量开关后油压变化量，来生成发动机模拟机构在下一运行周期内的转速调节信号和燃油调节器在下一运行周期内的进气调节信号，而后，以此原理，以上一运行周期内的计量开关后油压变化量，来生成下一运行周期的转速调节信号和进气调节信号，即可完成燃油调节器在整个测量过程中的故障检测闭环控制；最后，基于发动机模拟机构在各个运行周期内的转速，即可得到燃油调节器在整个测量过程中的故障检测结果。

12、通过上述设计，本发明所提供的燃油调节器故障检测系统，能够在不试车的条件下，快速有效的再现由燃油调节器引起的发动机的转动摆动故障，如此，相比于传统的测试平台，本发明在检测时无需试车，也无需搭建试车所需的庞大的测试系统，不仅能够有效监测和评估燃油调节器的转速调节品质，还提高了工作效率，减少了燃油消耗，从而降低了检测成本，基于此，本发明为维修工厂快速故障诊断提供了新的技术手段，节约了大量的人力物力，具有显著的军事和经济效益。

13、在一个可能的设计中，所述闭环控制模块包括控制单元、信号处理单元以及信号采样单元；

14、所述信号采样单元的输入端分别电连接所述油压测量机构和所述转速测量机构，所述信号采样单元的输出端电连接所述控制单元，其中，所述信号采样单元用于接收转速测量机构传输的发动机模拟机构在当前运行周期内的转速，以及接收油压测量机构传输的燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压，并将所述转速和所述计量开关后油压发送至所述控制单元；

15、所述控制单元，用于根据所述计量开关后油压，得到燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压变化量，并基于所述计量开关后油压变化量，生成所述发动机模拟机构在下一运行周期对应的转速调节信号，以及根据所述转速，生成所述燃油调节器在下一运行周期对应的进气调节信号；

16、所述信号处理单元的输入端电连接控制单元，用于接收控制单元发送的所述转速调节信号和所述进气调节信号，并将所述转速调节信号进行数模转换处理和第一信号放大处理，得到目标转速电压信号，以及将所述进气调节信号进行第二信号放大处理，得到目标气压电压信号；

17、所述信号处理单元的输出端分别电连接所述发动机模拟机构和所述进气调压阀，用于将所述目标转速电压信号发送至所述发动机模拟机构，以及将所述目标气压电压信号发送至所述进气调压阀，以使所述发动机模拟机构依据所述目标气压电压信号进行转速调节，以及使所述进气调压阀依据所述目标气压电压信号调节所述燃油调节器的进气压力。

18、在一个可能的设计中，所述信号处理单元包括：数模转换单元、第一运算放大单元以及第二运算放大单元；

19、所述控制单元通过所述数模转换单元电连接所述第一运算放大单元的输入端，用于通过所述数模转换单元将所述转速调节信号进行数模转换处理，得到数模转换信号，并基于所述第一运算放大单元将所述数模转换信号进行第一信号放大处理，得到所述目标转速电压信号；

20、所述第一运算放大单元的输出端，电连接所述发动机模拟机构，用于将所述目标转速电压信号发送至所述发动机模拟机构；

21、所述控制单元，还电连接所述第二运算放大单元的输入端，用于通过所述第二运算放大单元将所述进气调节信号进行第二信号放大处理，得到目标气压电压信号，且所述第二运算放大单元的输出端电连接所述进气调压阀，用于将所述目标气压电压信号传输至所述进气调压阀。

22、在一个可能的设计中，所述发动机模拟机构包括：直流调速机构和电机；

23、所述直流调速机构电连接所述闭环控制模块，用于接收所述闭环控制模块发送的转速调节信号，并基于所述转速调节信号调节所述电机的转速。

24、在一个可能的设计中，所述发动机模拟机构的驱动端还连接有变速机构，其中，所述燃油调节器，用于采集所述变速机构在当前运行周期内的转速，并根据所述变速机构在当前运行周期内的转速，调节所述供油机构的燃油输出量。

25、在一个可能的设计中，所述闭环控制模块，用于根据所述计量开关后油压变化量，并采用模糊控制算法，生成所述发动机模拟机构在下一运行周期对应的pid控制参数；

26、所述闭环控制模块，还用于根据所述pid控制参数，生成发动机模拟机构在下一运行周期对应的转速调节信号。

27、在一个可能的设计中，所述燃油调节器测试模块还包括：流量测量机构以及二次仪表；

28、所述流量测量机构，用于采集所述燃油调节器在当前运行周期内的燃油流量，且所述流量测量机构、所述油压测量机构和所述转速测量机构，分别电连接所述二次仪表，用于将当前运行周期内的燃油流量、所述发动机模拟机构在当前运行周期内的转速以及所述燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压，传输至所述二次仪表上进行可视化展示。

29、第二方面，提供了一种实施例第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述航空发动机的燃油调节器故障检测系统的工作方法，包括：

30、获取燃油调节器故障检测系统在当前运行周期内的故障检测参数，其中，所述故障检测参数包括所述燃油调节器故障检测系统中燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压以及发动机模拟机构在当前运行周期内的转速，所述计量开关后油压与所述燃油调节器在当前运行周期内的供油量相关，且所述燃油调节器在当前运行周期内的供油量是基于所述发动机模拟机构在当前运行周期内的转速所确定的；

31、基于所述计量开关后油压，生成燃油调节器在当前运行周期内的计量开关后油压变化量；

32、基于所述计量开关后油压变化量，生成发动机模拟机构在下一运行周期对应的转速调节信号，以及基于所述转速，生成燃油调节器在下一运行周期对应的进气调节信号，并将所述转速调节信号发送至所述发动机模拟机构，以及将所述进气调节信号发送至所述燃油调节器的进气调压阀，以便基于燃油调节器在上一运行周期内的计量开关后油压，完成燃油调节器在下一运行周期的故障检测闭环控制；

33、获取所述发动机模拟机构在各个运行周期内的转速，并基于所述发动机模拟机构在各个运行周期内的转速，生成所述燃油调节器的故障检测结果。

34、在一个可能的设计中，基于所述发动机模拟机构在各个运行周期内的转速，生成所述燃油调节器的故障检测结果，包括：

35、从所述发动机模拟机构在各个运行周期内的转速中，提取出所述发动机模拟机构在所有运行周期内的最大转速和最小转速；

36、根据所述最大转速和所述最小转速，并按照如下公式（1），计算出所述发动机模拟机构的转速变化率；

37、（1）

38、上述公式（1）中，表示所述发动机模拟机构的转速变化率，表示所述最大转速，表示所述最小转速，表示标准转速；

39、判断所述转速变化率是否大于预设阈值；

40、若是，则判定所述燃油调节器存在故障。

41、在一个可能的设计中，基于所述计量开关后油压变化量，生成发动机模拟机构在下一运行周期对应的转速调节信号，包括：

42、获取模糊规则库，其中，所述模糊规则库包括油压输入模糊量化因子、输出模糊量化因子、模糊隶属度函数以及不同油压输入模糊量的模糊子集，且所述隶属度函数用于确定出不同模糊子集对应的隶属度；

43、根据计量开关后油压变化量和模糊规则库中的输入模糊量化因子，得到当前模糊输入量；

44、基于所述当前模糊输入量、所述模糊规则库中的各个模糊子集以及各个模糊子集的隶属度函数，计算出所述当前模糊输入量的隶属度；

45、依据所述当前模糊输入量的隶属度，计算出所述航空发动机的燃油调节器故障检测系统的解模糊输出量；

46、基于所述解模糊输出量和所述输出模糊量化因子，计算出所述发动机模拟机构的pid控制参数；

47、利用所述pid控制参数，生成所述发动机模拟机构在下一运行周期对应的转速调节信号。

48、第三方面，提供了一种航空发动机的燃油调节器故障检测装置，以装置为电子设备为例，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述航空发动机的燃油调节器故障检测系统的工作方法。

49、第四方面，提供了一种存储介质，存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第二方面或第二方面中任意一种可能设计的所述航空发动机的燃油调节器故障检测系统的工作方法。

50、第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使计算机执行如第二方面或第二方面中任意一种可能设计的所述航空发动机的燃油调节器故障检测系统的工作方法。

51、有益效果：

52、（1）本发明所提供的燃油调节器故障检测系统，能够在不试车的条件下，快速有效的再现由燃油调节器引起的发动机的转动摆动故障，如此，相比于传统的测试平台，本发明在检测时无需试车，也无需搭建试车所需的庞大的测试系统，不仅能够有效监测和评估燃油调节器的转速调节品质，还提高了工作效率，减少了燃油消耗，从而降低了检测成本，基于此，本发明为维修工厂快速故障诊断提供了新的技术手段，节约了大量的人力物力，具有显著的军事和经济效益。