CN107843787A - 基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法，该方法根据技术文件分析电气线路完整性测试需求，确定测试方法，建立机型测试数据库文件；确定测试设备中矩阵开关、测量仪器、转接插座与发动机之间的相互连接关系，分配矩阵开关节点，画出线缆连接关系图，并将连接关系添加至机型测试数据库；进行实物接线，并运行基于数据库驱动的自动化测试程序集，所述程序能够自动从数据库中提取信息，控制继电器的闭合以及测试仪器的切换，构成满足电气线路完整性测试需求的测量回路。有益效果是充分利用已有设备，在不对现有航空发动机电气线路完整性测量回路的连接方法做较大改动的同时，实现待测机型的拓展。

Description

基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试 方法

技术领域

本发明属于自动测试领域，具体是指一种基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法。

背景技术

航空发动机内部电气线路复杂，线路中包含各种电阻器件、传感器、分流器、电路连接装置、电路保护装置和电路控制装置等，它们用于获取各种电气参数、调节相关控制系统、在电路故障时进行切断和保护等。这些电气附件直接影响着发动机的状态和运转、飞机的电力和气源的供给，它们的工作状态对航空器的可靠性至关重要。并且电气附件线路所处的发动机吊舱环境恶劣，有高强度度振动、急剧变化的温度和各种燃油、滑油的腐蚀，这些都可能对电气附件的可靠性产生负面影响。

长期以来受条件限制，电气线路完整性测试要靠人工按照电气图纸、排故手册等技术文件，使用万用表逐点对电气线路进行测量。由于航空发动机较高集成度的走线方式，这种人工测试的检测方法，会占用大量的维修时间，又易造成漏检、误检等人为差错。除人工测试方式外，国内目前的电气线路完整性测试系统大多针对单一型号的发动机，不能随意扩展。

目前，我国在役民用航空发动机种类繁多，而且随着航空事业的迅速发展，国内外航空发动机的研制以及不同型号航空发动机数量的增多及更新换代，航空发动机电气线路完整性测试所面临的发动机型号会越来越多。因此，自动化、可拓展化是航空发动机电气线路完整性测试的发展趋势。现有的测试方法不能够满足越来越繁重的航空发动机测试任务。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法，以利于充分利用已有设备，在不对现有航空发动机电气附件完整性测量回路的连接方法做改动的同时，实现对需求机型的拓展。最大程度的节约成本，提升资源利用率。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性的测试方法，其中：该设备包括:液晶显示屏、鼠标键盘盒、打印机、控制器、数字万用表、机箱、收纳区、交换机、迷你音响、高阻表、电流矩阵开关、电压矩阵开关、直流电源、转接插座、电源插座、万向轮；所述液晶显示屏与控制器通过VGA视频输入接口相连；鼠标键盘盒和打印机则是通过USB接口与控制器连接；收纳区用来存放打印出来的测试数据报表；控制器和数字万用表分别通过PXI Express插槽和PXI插槽安装在机箱中；控制器与交换机通过网线连接，交换机又与高阻表、电流矩阵开关、电压矩阵开关、直流电源通过网线连接，从而建立起以太网通信；数字万用表的测量端子DMM+、DMM-，恒流激励源端子S+、S-与相应的电压矩阵开关的纵向通道直接接线；高阻表的的Vs高侧输出端与电流输入端分别与电压矩阵开关相应的纵向通道连线，电压矩阵开关上的用于连接被测件接线端子的纵向通道通过转接头汇总成四根电缆，按照分配好的连线方式与转接插座连接；直流电源与电流矩阵开关的横向通道直接接线；电流矩阵开关的纵向通道同样是用于连接被测件接线端子，并且通过转接头汇总成四根线缆，按照分配好的连线方式与转接插座连接；转接线缆实现了测试设备与发动机吊舱插头接口的连接，转接线缆根据连接位置不同，分为转接线缆 接测试设备端和转接线缆接发动机吊舱插头接口端；电源插座与220V标准交流电压连接，为测试设备的机箱、交换机、迷你音响、高阻表、电流矩阵开关、电压矩阵开关提供电源输入。

该测试方法包括六个步骤。

本发明的效果是该方法设计与不同型号航空发动机配套的电气线路完整性机型测试数据库。对于升级改装已有机型或测试新发动机机型，可通过修改数据库以实现完整性测量回路的重新构建，无需对已有设备内部连线做修改，就能进行测试机型的扩展，该方法可完成对任意机型的拓展。人为检测情况下，单台发动机测试工时为8小时，测试结果精确至小数点后两位。该测试方法使单台发动机测试工时缩短为半小时，测试结果可精确至小数点后5位即该测试方法解决了人为检测测试周期长、误差大以及现有自动测试设备只针对固定机型，不能任意扩展的现状。

附图说明内容

图1为应用本发明的航空发动机电气线路完整性测试设备装配示意图；

图2为应用本发明的航空发动机电气线路完整性测试设备背面示意图；

图3为本发明实施例的连接示意图；

图4为本发明数据库调用系统框图；

图5为本发明机型测试数据库建立流程图；

图6为本发明提供的基于数据库驱动方法实现航空发动机电气线路完整性测试的软件流程图。

具体实施方式

结合附图对本发明的基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试 设备测试方法加以详细描述。

如图1和图2所示，应用本发明的航空发动机电气线路完整性测试设备包括：液晶显示屏1、鼠标键盘盒2、打印机3、控制器4、数字万用表5、机箱6、收纳区7、交换机8、迷你音响9、高阻表10、电流矩阵开关11、电压矩阵开关12、直流电源13、转接插座14、电源插座15、万向轮16。其中液晶显示屏1与控制器4通过VGA视频输入接口相连，测试员可在液晶显示屏1上对基于LabVIEW编写的软件测试平台进行操作。控制器4与机箱6组成的工控机会将测试采集到的数据传输到软件测试平台上。鼠标键盘盒2和打印机3则是通过USB接口与控制器4连接，鼠标键盘盒2可推入和抽出，操作员既可以选择用鼠标键盘来进行测试操作，又可以选择用触摸的方式进行操作，丰富人机交互体验。测试得出的所有数据均可以通过打印机3打印成纸质版报表来保存。收纳区7用来存放打印出来的测试数据报表，机箱6是采用的NI公司的PXIe-1062Q机箱，提供4个PXI插槽、1个PXI Express系统定时插槽，控制器4和数字万用表5分别通过PXI Express插槽和PXI插槽安装在机箱6中。控制器4与交换机8用网线连接，交换机8又与高阻表10，电流矩阵开关11，电压矩阵开关12，直流电源13通过网线连接，从而建立起以太网通信。数字万用表5的测量端子DMM+、DMM-，恒流激励源端子S+、S-与相应的电压矩阵开关12的纵向通道直接接线。高阻表的的Vs高侧输出端与电流输入端分别与相应的电压矩阵开关12的纵向通道连线，电压矩阵开关12上的其他用于连接被测件接线端子的纵向通道通过转接头汇总成四根电缆，按照分配好的连线方式与转接插座14连接。直流电源13与电流矩阵开关11的横向通道直接接线，电流矩阵开关11的纵向通道同样是用于连接被测件接线端子，并且通过转接头汇总成四根线缆，按照分配好的连线方式与转接插座14连接。转接线缆200实现了测试设备与发动机吊舱插头接口17的连接，转接线缆200根据连接位置不同，分为转接线缆接测试设备端201和转接线缆接发动机吊舱插头接口端202；电源插座15与220V标准交流电压连接，为测试设备的机箱6、交换机8、迷你音响9、高阻表10、电流矩阵开关11、电压矩阵开关12提供电源输入。

图3为本发明实施例的连接示意图。通过转接线缆200能够实现测试设备与航空发动机的连接，完成完整性测试回路的构建。不同的机型配套相应的转接线缆。测试设备背板上的转接插座14选择采用216孔的ZIF转接插座，测试设备后面板固定安装了四个该插座。测试时按照机型测试数据库中设计好的对应连接关系，将转接线缆200与对应的转接插座14和发动机吊舱插头接口17进行连接。

图4为数据库调用系统框图。数据库是本发明所述自动测试系统实现的基础，利用Access开发。采用数据库驱动技术可以使软件系统与硬件系统既相互依托又各自独立，使得该测试方法具有较高的可靠性和可拓展性。从图4中可看出，调用机型测试数据库是执行测试模块的基础。不同机型的发动机对应配套的机型测试数据库。航空发动机电气线路完整性测试过程中针对测试机型，首先要选择对应的机型测试数据库才能开始测试。电气线路完整性测试包括检测与电气附件连接的电气线路是否导通、测试电气附件指标是否超过标称极限、验证各个电磁阀能否正常工作，即机型测试数据库包含导通性、绝缘性、功能性三个部分。每个部分都包含了待测电气附件的基本信息，包括其物理特性、电气特性，转接插座14、转接线缆200与发动机吊舱插头 接口17的对应关系以及给该测试回路分配的矩阵开关节点。

下面以机型PW4000为例对此进行说明。发动机PW4000机型测试数据库分为导通性、绝缘性、功能性三个部分，其中导通性部分包括134条数据，绝缘性部分包括124条数据，功能性部分包括14条数据。每一条数据即为一个待测电气附件信息。根据PW4000机型测试数据库进行测试，可以实现对PW4000发动机内电气附件全面完整的测试。

测试时，自动化测试程序集能够从PW4000机型测试数据库中提取为PW4000发动机每一待测电气附件测试回路分配的矩阵开关节点，并且能够控制提取节点处继电器的通断，构成满足电气线路完整性测试需求的测量回路。

测试结果数据库用于记录每次完整性测试的测试数据和测试结果。操作记录数据库用于记录测试过程中的执行步骤。故障记录数据库用于记录测试过程中发生的故障，便于测试结束后故障的检测与排除。

底层设备驱动模块能够实现测试程序集与硬件资源的通讯并能驱动硬件资源执行相应的功能。

如图5所示，机型测试数据库的建立包括步骤：

(1)步骤S0：分析飞机维修相关技术文件及测试要求，建立机型测试数据库文件。

飞机维修相关技术文件是飞机制造商提供的一种技术支持形式，发布于飞机制造商公司官网，能够提供发动机检测、排故的思路。飞机系统图解手册提供发动机系统工作逻辑，飞机线路图手册提供所有导线和电气附件的连接逻辑图，部件维修手册提供发动机内电气附件的信息包括物理、电气特性以及电气附件检查方法，电气附件检查方法一般分为导通性检查、绝缘性检 查和功能性检查即通过查询技术文件可确定航空发动机电气线路完整性测试需求也就是所有需要被测的航空发动机电气附件和要进行的测试项目。航空发动机电气线路是指：航空发动机内部电气连接线路包括连接在其中的电气附件，电气附件包括航空发动机上的供电设备，包括整体驱动发电机、永磁交流发电机以及航空发动机上的用电设备，包括点火电嘴，电磁阀，放气阀，测量位移、压力、温度、转速的各式传感器。

下面以机型PW4000为例进行说明。根据飞机系统图解手册、飞机线路图手册、部件维修手册技术文件能够确定PW4000发动机待测电气附件的组成、功能和工作原理，能够确认电气附件物理特性、电气特性，明确其测试需求即PW4000发动机需要进行134个导通性测试、124个绝缘性测试、14个功能性测试。将待测电气附件的上述基本信息进行排列，填入机型测试数据库，初步建立机型测试数据库文件。

(2)步骤S1：根据测试需求及方法，分析测试设备与发动机的连接，分配矩阵开关节点，画出线缆连接关系图。

测试设备与发动机通过转接线缆200实现连接。为测试设备背板上的转接插座14与转接线缆200按英文字母表顺序编号，一一对应得连接，记录对应关系。确定转接线缆接发动机吊舱插头接口端202与发动机吊舱插头接口17的对应关系，并且能够确定转接线缆接发动机吊舱插头接口端202的内部插钉和发动机吊舱插头接口17的内部端子的对应关系。根据电压、电流矩阵开关说明书提供的每个矩阵开关节点的通讯地址依次给转接插座14的每个插孔分配矩阵开关节点。节点的分配要能够满足四线制导通性测量回路的构建，这样可以去除转接线缆阻值的干扰，提高导通性测试的精确度。

画出线缆连接关系图，图中可以清晰的表明待测电气附件对应的转接插座14，转接线缆200，发动机吊舱插头接口17。具体地，可以看出待测电气附件对应的转接插座14的插孔号和发动机吊舱插头接口17的内部对应端子号。

(3)步骤S2：将线缆连接关系图中的连接关系，添加至机型测试数据库，形成完整的机型测试数据库文件。

机型测试数据库中，一条完整的数据包括待测电气附件的功能，构成完整测量回路所对应的转接插座14的插孔号，转接线缆200插头插钉号，发动机吊舱插头接口17内部对应端子号和矩阵开关节点等信息。这些信息都可从线缆连接关系图中获得，将其添加至机型测试数据库。最终的机型测试数据库能够完整的包括发动机内电气附件的信息。

图6显示的航空发动机电气线路完整性测试软件系统使用可视化编程语言LabVIEW进行测试程序集的开发。自动化测试程序集包含测试程序软件以及被测对象测试所需文件即数据库文件。测试程序集基于分层设计的思想来进行开发，三层分别是表现层、逻辑层和数据层。

表现层对应显示模块，主要由各种可视化组件构成，实现用户与测试系统与间的交互。用户能够进行测试系统的登录、测试机型和测试方式的选择以及测试结果的存储、打印和历史记录查询等功能。

逻辑层对应测试模块，该层是交互式界面的后台执行者，它能够响应用户的操作，根据待测发动机型号来调用其线路测试需求，执行测试程序。测试过程中可以选择自动或手动测试。测试模块还可对测试结果进行分析和处理，并将结果返给显示模块进行可视化显示。

数据层对应数据库。该层包括被测对象测试所需数据库文件以及对数据库的操作，为逻辑层或表示层提供数据服务。测试过程中所有的操作包括执行步骤，测试数据，故障数据都能够存储到相应数据库中。并且可以通过系统界面对数据库进行复制，删除，修改等操作。

下面以机型PW4000为例进行说明。首先在用户登录界面输入用户及密码，进入测试主界面。在测试界面选择测试机型PW4000，测试程序集调用PW4000发动机的机型测试数据库，读取PW4000机型测试数据库内为每一待测电气附件测试回路分配的矩阵开关节点，分别执行导通性、绝缘性、功能性测试，所有测试为遍历测试即对PW4000机型测试数据库内每一条数据都自动进行测试。测试结果包括PW4000导通性的134条，绝缘性的124条，功能性的14条测试信息，对应的每条测试信息后面会显示相应的测试结果，测试结果与电气附件标称值对比，得到“OK”和“FAIL”两种状态。若PW4000机型的每条测试结果皆为“OK”，可判定发动机状态良好。若有一条测试的测试结果为“FAIL”，就要对相应的电气附件进行故障排除。测试结果将在屏幕上显示并自动存储至PW4000的测试结果数据库，测试结果不符合电气附件标称值的故障信息存储于PW4000发动机故障记录数据库，测试的执行步骤将存储于PW4000发动机的操作记录数据库。测试结束后，还可通过系统界面浏览历史数据，进行复制，删除，修改等操作。

Claims (6)

1.一种基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法，该方法是基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备进行测试的，即基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备，其特征是：该设备包括:液晶显示屏(1)、鼠标键盘盒(2)、打印机(3)、控制器(4)、数字万用表(5)、机箱(6)、收纳区(7)、交换机(8)、迷你音响(9)、高阻表(10)、电流矩阵开关(11)、电压矩阵开关(12)、直流电源(13)、转接插座(14)、电源插座(15)、万向轮(16)；所述液晶显示屏(1)与控制器(4)通过VGA视频输入接口相连；鼠标键盘盒(2)和打印机(3)则是通过USB接口与控制器(4)连接；收纳区(7)用来存放打印出来的测试数据报表；控制器(4)和数字万用表(5)分别通过PXI Express插槽和PXI插槽安装在机箱(6)中；控制器(4)与交换机(8)通过网线连接，交换机(8)又与高阻表(10)、电流矩阵开关(11)、电压矩阵开关(12)、直流电源(13)通过网线连接，从而建立起以太网通信；数字万用表(5)的测量端子DMM+、DMM-，恒流激励源端子S+、S-与相应的电压矩阵开关(12)的纵向通道直接接线；高阻表的的Vs高侧输出端与电流输入端分别与电压矩阵开关(12)相应的纵向通道连线，电压矩阵开关(12)上的用于连接被测件接线端子的纵向通道通过转接头汇总成四根电缆，按照分配好的连线方式与转接插座(14)连接；直流电源(13)与电流矩阵开关(11)的横向通道直接接线；电流矩阵开关(11)的纵向通道同样是用于连接被测件接线端子，并且通过转接头汇总成四根线缆，按照分配好的连线方式与转接插座(14)连接；转接线缆(200)实现了测试设备与发动机吊舱插头接口(17)的连接，转接线缆(200)根据连接位置不同，分为转接线缆接测试设备端 (201)和转接线缆接发动机吊舱插头接口端(202)；电源插座(15)与220V标准交流电压连接，为测试设备的机箱(6)、交换机(8)、迷你音响(9)、高阻表(10)、电流矩阵开关(11)、电压矩阵开关(12)提供电源输入；

该方法包含以下步骤：

(1)通过查询飞机系统图解手册、飞机线路图手册、部件维修手册技术文件，确定电气线路完整性测试需求即需要被测的航空发动机电气附件；建立机型测试数据库文件，将其分为导通性、绝缘性、功能性三个部分，各部分包含待测电气附件基本信息；

(2)为所述基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备中的转接插座(14)和转接线缆接测试设备端(201)进行编号，编号皆按英文字母表顺序排列，一一对应地连接，记录对应关系；根据技术文件，确定转接线缆接发动机吊舱插头接口端(202)和发动机吊舱插头接口(17)之间的相互对应关系，能够确定转接线缆接发动机吊舱插头接口端(202)内部插钉和发动机吊舱插头接口(17)内部端子的对应关系，记录对应关系；按照矩阵开关制造商提供的使用说明书提供的每个矩阵开关节点的通讯地址依次给转接插座(14)的每个插孔分配矩阵开关节点，记录分配情况；

(3)基于步骤(2)所得的对应关系与分配情况，画出表示电流矩阵开关(11)、电压矩阵开关(12)、转接插座(14)、转接线缆(200)与发动机吊舱插头接口(17)连接关系的线缆连接关系图；将线缆连接关系图中的连接关系，添加至机型测试数据库；针对不同机型，建立与不同型号航空发动机配套的电气线路完整性机型测试数据库；

(4)按照步骤(3)线缆连接关系图，对测试设备背板上的转接插座(17)、 待测电气附件、电流矩阵开关(11)与电压矩阵开关(12)进行实物接线；设计航空发动机电气线路完整性自动测试系统的自动化测试程序集，自动化测试程序集能够自动从机型测试数据库中提取测量待测电气附件所需闭合的矩阵开关节点，并且能够控制提取节点处继电器的通断以及测试仪器的切换，构成满足电气线路完整性测试需求的测量回路；测试过程中操作过程、测试结果、故障信息存储至数据库文件。

2.根据权利要求1所述的基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法，其特征是：所述的航空发动机电气线路是指：航空发动机内部电气连接线路包括连接在其中的电气附件，电气附件包括航空发动机上的供电设备，包括整体驱动发电机、永磁交流发电机；以及航空发动机上的用电设备，包括点火电嘴，电磁阀，放气阀，测量位移、压力、温度、转速的各式传感器。

3.根据权利要求1所述的基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备的测试方法，其特征是：所述的完整性测试是指：检测与电气附件连接的电气线路是否导通、测试电气附件指标是否超过标称极限、验证各个电磁阀能否正常工作，即整个完整性测试分为导通性测试、绝缘性测试和功能性测试三个部分。

4.根据权利要求1所述的基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法，其特征是：所述步骤(2)的矩阵开关节点的分配要能够满足四线制导通性测量回路的构建。

5.根据权利要求1所述的基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法，其特征是：所述步骤(4)的数据库文件包括针对不同 机型建立的与不同型号航空发动机对应的机型测试数据库文件、存储各次测试数据的测试结果数据库文件、记录测试过程中报错的故障数据库文件和记录操作过程的操作记录数据库。

6.根据权利要求1所述的基于数据库驱动的航空发动机电气线路完整性测试设备测试方法，其特征是：所述步骤(1)中的查询飞机系统图解手册、飞机线路图手册、部件维修手册技术文件是指：技术文件是飞机制造商提供的一种技术支持形式，发布于飞机制造商公司官网，通过查询技术文件确定航空发动机电气线路完整性测试需求。