航空发动机试验测试及数据管理技术研究

航空发动机试验测试及数据管理技术研究

冉祥旭

中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043

摘要：航空发动机作为航空技术的重要研究项目是一项比较复杂的技术工艺，它不仅仅涉及到空气动力学、工程物理学等方面的知识，更加涉及到传热传质、机械、电子、自动化等多种科学，是一门比较复杂的综合性学科。作为一名航空作业人员，必须要掌握多种学科的专业知识，同时还要掌握最前沿的科学技术以便更好地指导航天事业的发展进步。

关键词：航空发动机；数据管理；测试

我国航空发动机技术经过多年的发展，取得了巨大的进步，已经积累了大量的试验经验和测试数据，但是新时代航空发动机对测试技术提出了更高的要求，积极推动试验测试技术的发展势在必行。

1航空发动机试验测试技术发展现状

航空发动机测试技术是航空航天技术发展的重要保障组成部分，经过半个多世纪的快速发展，航空发动机测试技术取得了巨大的进步。数字模拟和试验仿真技术应用于航空发动机测试，减少了试验次数，保证试验质量的同时加快了研究进度。测试技术正在从传统的试验、修改、试验的迭代过程到建模、仿真、实验、改进的过程转变，但是目前地面测试依然是航空发动机研发的主要方式。

随着光电检测、计算机技术、电磁感应技术、传感器技术的迅猛发展，更多的新技术被应用到航空发动机测试中，大大促进了测试技术的升级。新技术让测试手段多样化，让以往不能实现的测试项目变为可能，主要表现在激光、薄膜传感器、红外、超声波和射线等手段加入到试验测试。依赖于集散式的数据采集技术发展，动态测试、测试数据库管理和信号处理技术都取得了较大的发展。数据采集功能的强大让发动机的各项参数更加直接快速的反馈到试验者手中，通过建立完整的信息分析系统，形成交互的一体化网络，让发动机的性能特征直观的反应出来。

2航空发动机试验测试技术的特点

发动机是航空动力装置的重要组成部分，对飞机运行的安全性及可靠性都有着不可忽视的重要影响，各国航天在发展的同时都将其发动机作为重点项目进行大量的数据研究与分析，则是希望可以通过简化发动机装置来进行航空飞行的操作，这样不仅仅可以降低成本，更能在一定程度上提升系统的安全性和可操作性。一定意义上来讲航空发动机是由进气道、压气机、燃烧室等部件组成的，是一个相对比较复杂的动力系统。所以在进行试验测试的过程中，必须做好充足的准备，从其自身性能出发，要确保各部件都要符合技术要求。

（1）综合性。不言而喻，航空发动机是一项比较复杂的系统作业，同时也是一门综合性比较强的学科。它不仅仅涉及到专业的航空技术知识，更是对流动力学、热力学、机械学等方面的研究有着更高要求，作为一名航空作业人员必须对其进行熟练掌握。能够运用多种技术方式进行测试技术的诊断，发现问题利用科学有效的管理方式加以解决。

（2）测试参数多样。由于航空试验测试技术是一项比较复杂的作业，所以在进行此项测试的过程中，要针对其每项数值进行科学的诊断及梳理、记录。通过试验测试结果显示的数据能够分辨出发动机的转速、压力、气流运速等方面的问题，而不是单一的进行数据统计。

（3）测试要求高。作为测试人员要事先对航空发动机的性能有所了解，能够从温度、转速、范围等方面进行判断，甚至能够对运行中的发动机进行压力值、空间大小、结构性等方面进行推断，针对试验测试的变化规律推断出符合其测试方法的技术，并要达到一定的准确性，这就要求测试结果及测试方法必须符合运行规律。

3航空发动机测试数据管理的需求

随着航空发动机技术不断发展，未来发动机的要求将是更高的涡轮进口温度、运行效率、可靠性和环保排放标准，以及更低的噪声，这些标准都对航空发动机试验测试技术提出了更高的要求。未来航空发动机试验测试技术将配备高性能仪器、更精确的传感器、全面在线监测系统和精细的数据管理和分析系统。利用统一的数据管理平台将试验测试数据、业务流程信息和试验相关信息整合到一起，进而规范试验测试流程和制度，不断积累完善试验数据，并可以对数据进行有效的分析和挖掘，形成有效的数据信息输出。数据管理平台的建立能够提升发动机研发能力，缩短研发周期，进而提高综合竞争力，因此航空发动机测试数据管理具有重要的意义。

4航空发动机测试数据管理技术研究

（1）试验过程复杂。航空发动机的试验测试技术相比较其他测试技术而言，对其整个过程都是要求比较严格的。总的来讲是由五部分组成的：一是立项；二是准备；三是执行；四是总结；五是验收。这五个环节在任何阶段都是极其重要的。所以在进行数据管理前必须针对这五个环节进行熟悉掌握，主要是通过分析能够在复杂的运行数据中对其进行试验数据、检验数据和试车数据的分类。将其作为主要的数据分析途径，方能提高对其数据的管理。通常情况下做好以下几个方面的工作：a.环境保障，试验天气和试验场所等能够为试验进行提供足够的支持；b.设备保障，试验的设备是否运行正常，能否保证试验收集到可靠的数据；c.人员保障，产品研发人员、试验测试人员和相应的技术支持人员，保障试验测试顺利进行，解决突发的测试状况，第一时间收集测试数据。

（2）试验数据分散，整理难度大。航空发动机测试项目众多，收集到的数据也较为分散，在研发过程中会涉及到多种试验项目，例如动力学测试、声学测试、部件性能测试、材料可靠性测试等。不同的测试项目有不同的测试流程和测试要求，也对应各自的数据管理系统。由于数据之间没有有效的集成和融合，各类数据都是分开管理，相对独立的运行模式导致试验数据整理难度大。

（3）测试数据管理涉及内容众多。航空发动机是一个涉及到多学科的庞杂系统，涉及的领域多达十几个，如飞控、气动、声学、流体、电气、航电等，其试验数据运用到的原理知识延伸到各学科的方方面面。内容众多的另外一个表现方面就是发动机系统复杂的结构拆分形式，可大致分为零件、部件、子系统、系统、成品和整机等，测试内容可能会从任何一个结构开始进行，这无疑给测试数据管理带来更大的变化。

（4）试验的标准和格式不尽相同。从某种意义上来讲，航空发动机的型号不同其试验测试及数据的管理方式也是不同的。这就需要在进行试验测试前对其航空发动机的型号以及运行设备或是数据格式进行掌握，然后依据客观实际情况选择不同的试验测试方法，这样才能能加有效的测试出发动机的运行特点，并针对其存在的不足加以改进。绝对不能千篇一律采取统一的一种方式进行数据管理，这样极易出现与运行设备不符的情况，导致数据难以发挥其效用，最终还会影响整个航空发动机的运行。

所以无论采取何种方式或是数据管理，都要从实际出发。a.构建测试数据管理系统，保证试验数据管理能够统一有效进行。b.明确试验数据构成，将试验项目以对象模型的形式模块化存储，保证测试数据构成清晰明了。c.可控的试验过程，数据管理的周期从项目立项到项目验收全过程追踪，试验前期做好项目分析，数据化各项问题指标，试验中对各种试验活动进行记录和监控，保证试验顺利进行，试验后期总结过程中的问题，做好数据管理和分析。

结语

试验测试是对航空发动机零部件、系统和整机性能设计和优化的重要参考依据，因此提升航空发动机测试技术对推动航空发动机发展有着重要的意义。提升航空发动机测试技术，设立专项计划开展航空发动机测试技术研究，加强国内外相关技术探讨和交流，并将数据管理纳入到重要技术研发，建立完善的航空发动机测试标准和规范，推动测试技术快速发展。

参考文献

[1]师伟，陈冕.航空发动机试验测试过程的技术状态控制[J].航空航天科学与工程，2016.

[2]王振华，王亮.航空发动机试验测试技术发展探讨[J].航空发动机，2014.