CN103558561B - 飞机发动机n2转速模拟装置 - Google Patents

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Abstract

一种飞机发动机N2转速模拟装置，提高飞机电源系统验证集成化高度，能缩短飞机电源系统验证周期，降低飞机电源系统研制成本，加快飞机电源系统研制进程。所述转速模拟装置包括：信号采集模块，该模块采集拖动台的输出转速信号，该输出转速信号包括拖动台的转速信息；信号调理模块，该信号调理模块将信号采集模块采集到的信号转变为电压信号；处理器，该处理器对经信号调理模块调理后的信号进行采集，并将采集到的电压信号进行解耦计算；数模转换模块，该数模转换模块将解耦计算后的电压信号转换成模拟信号；以及信号隔离放大模块，该信号隔离放大模块将模拟信号隔离放大后，输出至飞机发电机控制器。

Description

飞机发动机N2转速模拟装置
技术领域
本发明涉及一种飞机发动机N2转速模拟装置，更具体来说，涉及在飞机电源系统研制验证过程中对飞机发动机N2转速进行模拟的发动机N2转速模拟装置。
背景技术
飞机发动机通常是具有双/多转子的涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机，这种双/多转子型的飞机发动机一般都具有低压转子和高压转子。
飞机发动机N1转速是发动机低压转子的转速，N2转速是发动机高压转子的转速。
一般来说，飞机发动机的N1转速比飞机发动机的N2转速重要，对于涡轮风扇发动机来说，低压系统提供的推力是主要的动力。
但是，飞机发动机往往是在检测到飞机发动机N2转速后才进行供油，N2转速是用于指示飞机发动机的高压系统（例如，燃烧室）。
在发动机启动时，首先，启动涡轮，带动压气机，在其中的高压系统（例如，燃烧室）达到一定转速后，才能对发动机进行供油，这时供油才能依靠发动机自身带动。倘如其中的高压系统（燃烧室）没有达到一定转速就开始供油，则可能会出现富油等情况，而导致发动机损坏。因此，飞机发动机的N2亦是不容忽视的重要参数。
飞机发动机的N2转速信号是通过飞机发动机的测速发动机输出的，其是具有频率和电压幅值随着发动机转速变化特性的交流正弦电压信号。该信号是飞机发电机控制器（GCU）控制发电机主接触器（GR）闭合来实现发电机向飞机电网EN供电的必要条件。
也就是说，飞机发电机控制器GCU只需要判断其它信号量，来决定是否将控制开关S接通，藉此，来控制发电机主接触器GR闭合，以实现发电机向飞机电网EN供电。
因飞机系统是庞大的复杂系统，为节省研制成本，缩短研制周期，在飞机电源系统研制验证中，通常按合理等效模拟的方式进行，如采用拖动台来驱动飞机发电机，使其产生电能。
由于模拟等效与飞机环境还是存在差异，因此，模拟数据如何更接近飞机真实数据是飞机系统研制急需解决的问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种提高电源系统研制验证的高度集成化的发动机N2转速模拟装置。
同时，本发明的意义就在于实现了模拟数据与飞机真实数据的无限接近，也即是，通过该模拟装置获得的N2转速信号与飞机真实N2转速信号很吻合。
本发明第一方面的一种飞机发动机N2转速模拟装置，其特征是，包括：信号采集模块，该信号采集模块采集发电机旋转的拖动台的输出转速信号，上述输出转速信号包括上述拖动台的转速信息；信号调理模块，该信号调理模块将上述信号采集模块采集到的信号转变为电压信号；处理器，该处理器对经上述信号调理模块调理后的信号进行采集，并将采集到的上述电压信号进行解耦计算；数模转换模块，该数模转换模块将解耦计算后的上述电压信号转换成能够被飞机发电机控制器获取的模拟信号；以及信号隔离放大模块，该信号隔离放大模块将上述模拟信号隔离放大后，输出至上述飞机发电机控制器。
较佳地，经上述数模转换模块转换后的上述模拟信号的频率和电压幅值与上述拖动台的转速信息相关。
较佳地，经上述信号隔离放大模块隔离放大后的上述模拟信号与发动机N2转速信号非常吻合。
较佳地，上述数字信号是正弦波电压信号。
根据本发明的第一方面及第二方面，通过使本发明的发动机N2转速模拟装置产生的N2转速模拟信号与真实的飞机发动机N2转速信号相吻合，藉此，能使飞机电源系统研制验证试验数据更接近于真实飞机数据，节省了研制成本，缩短了研制周期。
附图说明
图1是表示包括含本发明的发动机N2转速模拟装置在内的在发电机工作原理图。
图2是表示本发明的发动机N2转速模拟装置的原理图。
具体实施方式
以下，参照图1对包括本发明的发动机N2转速模拟装置的功能进行说明。
图1是表示包括含本发明的发动机N2转速模拟装置在内的在发电机工作原理图。
如图1所示，在飞机电源系统研制验证中，采用拖动台1驱动发电机2旋转，藉此来产生电能。
飞机发电机控制器GCU能够接收来自飞机其它传感器、电气部件或控制单元等发出的信号量Sn。现有的发动机N2转速模拟装置与飞机发电机控制器GCU之间通过控制开关S连通。也就是说，通过控制开关S的闭合或断开，来将由现有的发动机N2转速模拟装置发出的电压信号Shl传输至飞机发电机控制器GCU。该电压信号触发飞机发电机控制器GCU内部的判断逻辑。
此时，飞机发电机控制器GCU只通过判断来自飞机其它传感器、电气部件或控制单元等发出的上述信号量，来决定是否接通发电机主接触器GR，而与实际N2转速（即拖动台1使发动机2旋转的转速）的频率和电压幅值无关。
在包括本发明的发动机N2转速模拟装置3的飞机电源系统试验中，与现有同样地，采用拖动台1使发电机2旋转，藉此来产生电能。
与现有的飞机电源系统试验的电路图不同的是，本发明的发动机N2转速模拟装置3并非是通过控制开关S的闭合或断开，将电压信号传输至飞机发电机控制器GCU，而是通过从拖动台1中采集输出转速脉冲信号，并经后述的模拟测试方法，输出至飞机发电机控制器GCU。
飞机发电机控制器GCU不仅通过判断来自飞机其它传感器、电气部件或控制单元等发出的上述信号量，还通过判断输出至飞机发电机控制器GCU的N2转速模拟信号SR，藉此，在输出至飞机发电机控制器GCU的N2转速模拟信号SR高于飞机发电机控制器GCU内部设置的阈值时，触发飞机发电机控制器GCU内部的判断逻辑，来决定是否使发电机主接触器GR闭合，以实现发电机的建压和向飞机电网EN供电。
在本发明的发动机N2转速模拟测试方法中，首先，发动机N2转速模拟装置3采集拖动台1的输出转速脉冲信号，在上述信号中包含有拖动台的转速信息。接着，利用信号调理模块将转速脉冲信号转变为电压信号，以便处理器对该电压信号进行采集。然后，处理器将采集到的电压信号进行解耦计算，并经D/A转换模块（数模转换器：DAC）输出正弦波，藉此，上述正弦波的频率和电压幅值便与拖动台的转速相关。
为了满足长距离传输的要求，利用信号隔离放大模块将正弦波信号放大，藉此来获得与飞机发动机N2转速信号相吻合的正弦交流电压信号。上述正弦交流电压信号最终输入至飞机发电机控制器GCU。
通过使本发明的发动机N2转速模拟装置产生的N2转速模拟信号与真实的飞机发动机N2转速信号相吻合，藉此，能简化飞机电源系统研制验证工作，缩短研制周期，降低研制成本。
熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的上来说，本发明并不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的总体发明概念的精神或范围的前提下做出修改。
例如，在本实施方式中，发动机N2转速模拟装置3直接采集拖动台1的输出转速脉冲信号，并经其中的各模块进行处理后，输入飞机发电机控制器GCU，但是，本发明不局限于此，也可以是现有的飞机电源系统试验中的发动机N2转速模拟装置结合使用。也就是说，飞机发电机控制器GCU可根据不同的试验要求切换与发动机N2转速的频率和电压幅值无关的信号或是与发动机N2转速的频率和电压幅值有关的信号。此时，只要结合本发明的图1对飞机电源系统研制验证电路图进行适当改进即可。
例如，在本实施方式中，上述信号调理模块可对采用到的转速脉冲信号进行调理，上述调理包括但不局限于脉冲调制（PM）、调幅（AM）、调频（FM），其中，上述脉冲调制（PM）又包括但不局限于脉宽调制（PWM）、脉高调制（PHM）。
例如，在本实施方式中，经上述D/A转换模块转换后输出的是正弦波，但本发明不局限于此，只要是飞机发电机控制器GCU能够识别的信号，也可以是方波信号、余弦波信号等各种信号。

Claims (4)

1.一种飞机发动机N2转速模拟装置，其特征在于，包括：
信号采集模块，该信号采集模块采集在电源系统研制验证中用于驱动发电机的拖动台的输出转速信号，所述输出转速信号包括所述拖动台的转速信息；
信号调理模块，该信号调理模块将所述信号采集模块采集到的信号转变为电压信号；
处理器，该处理器对经所述信号调理模块调理后的信号进行采集，并将采集到的所述电压信号进行解耦计算；
数模转换模块，该数模转换模块将解耦计算后的所述电压信号转换成能够被飞机发电机控制器获取的模拟信号；以及
信号隔离放大模块，该信号隔离放大模块将所述模拟信号隔离放大后，输出至所述飞机发电机控制器。
2.如权利要求1所述的飞机发动机N2转速模拟装置，其特征在于，
经所述数模转换模块转换后的所述模拟信号的频率和电压幅值与所述拖动台的转速信息相关。
3.如权利要求2所述的飞机发动机N2转速模拟装置，其特征在于，
经所述信号隔离放大模块隔离放大后的所述模拟信号与发动机N2转速信号相吻合。
4.如权利要求3所述的飞机发动机N2转速模拟装置，其特征在于，
所述模拟信号是正弦波电压信号。
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