航空发动机试车台数采系统设计及关键测试技术研究

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonDataAcquisitionSystemDesignandKeyTestTechnologyofAero-engineTest-bedAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyTangZhoujunAdvisedbyProf.HuangXianghuaSubmit

2、tedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

3、（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要航空发动机的台架试车是发动机研制的关键环节,本文结合实际工程项目开发研究基于先进PXI总线的航空发动机试车台数据采集系统设计，并对试车台测试系统的燃油流量测量、振动测量、测功器加载控制以及压气机失稳预警等关键技术展开研究。本文分析了航空发动机试车台试验需求，获得了试车台对数据采集系统的综合要求。基于先进的虚拟仪器技术和PXI总线技术，完成了数据采集系统的软硬件总体设计方案。结合先进的计算机辅助测试技术，建立了基于PXI平台的可靠硬件系统；基于软件

4、工程的思想，提出了合理的模块化软件结构，设计完成了试车综合管理软件。本文还对航空发动机试车台若干关键技术展开了研究：针对涡轮流量计因为叶片制造公差而引入的叶片频率脉动问题，采用循环周期滤波的方法保证了燃油流量测量的稳定性、精确性和实时性；针对试车过程中对振动的监测需求，设计了振动信号监测与分析软件，实现对振动的实时监测和对振动异常或故障问题的初步诊断；针对试车中测功器控制易出现超转、超扭等问题，设计了测功器加载控制逻辑，达到了试车工序的性能要求；基于FPGA设计开发了压气机失稳征兆的检测系统，能在线实时检测失稳征兆并产生报警信号，

5、从而能够及时地通过适当的控制措施来避免压气机进入旋转失速。关键词：航空发动机，数据采集，虚拟仪器，涡轮流量计，振动分析，测功器，压气机失稳I航空发动机试车台数采系统设计及关键测试技术研究ABSTRACTAero-enginerigtestisacriticalphaseofenginedevelopment.Combinedwithengineeringprojects,researchonthedataacquisitionsystemdesignofaero-enginetest-bed,whichbasedonadvance

6、dPXIbustechnology,wascarriedout.Andseveralkeytechnologiesofthetestsystemwereresearched,suchasfuelflowmeasurement,vibrationmeasurement,dynamometerloadcontrolandcompressorinstabilityearlywarning.Thetestrequirementsofaero-enginetest-bedwereanalyzedandcomprehensiverequire

7、mentsofdataacquisitionsystemwereobtained.EstablishedonadvancedvirtualinstrumenttechnologyandPXIbustechnology,hardwareandsoftwareoveralldesignschemesofdataacquisitionsystemwerecompleted.Withcombinationofadvancedcomputeraidedtestingtechnology,areliablehardwaresystemwasc

8、onstructedbasedonPXIplatform.Fromsoftwareengineeringperspective,thereasonablemodularsoftwarestructurewasputforwardandaninteg