CN109523856A - 基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统及控制方法，属于发动机联机检查领域。所述培训系统包括培训机、控制机、发动机油门杆和操作开关；所述控制方法包括：1)建立试车员操作程序；2)建立培训员控制系统；3)试车员在培训机上进行操作；4)培训员控制系统得出培训结果。本发明通过虚拟仿真训练功能，降低实物培训操作风险，且能够达到实物训练的效果，使操作者熟练掌握发动机的试车技能，提高应急处理能力。
Description
技术领域
本发明属于发动机联机检查领域，具体涉及一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统及控制方法。
背景技术
航空发动机是飞机的心脏，是技术水平最高，核心技术门槛最严，涉及学科领域最多，整体结构最复杂的工业产品。随着航空发动机不断技术升级换代，发动机试车时需要测试的参数成几何级数上升，对操作人员的技术要求越来越高，各类操作人员上岗前需要经过长期严格的培训，获得相应的技术资质。因而对于航空制造企业自身培训能力十分重要，用真实发动机训练试车员风险高，隐患大，增高训练成本，急需开发一种直观、逼真、沉浸感强的航空发动机试车员训练系统。
传统的培训方式越来越难以适应日益复杂的航空发动机装配、调试需求，迫切需要进行改变。虚拟仿真技术能够给受训者提供近乎真实的直接感官认知，对于培训效果有极大的提高。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统，包括：培训机、控制机、发动机油门杆和操作开关；
所述控制机为计算机，装载有培训员控制系统；
所述培训机为计算机，装载有试车员操作程序；所述培训机有若干个，通过局域网络分别连接并受控于控制机；
所述培训机上设置有所述发动机油门杆和操作开关；所述发动机油门杆和操作开关上分别设置数模转换器，并通过数模转换器与培训员控制系统机建立通讯；
所述操作开关有若干个，分别模拟发动机试车台的相应开关。
一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统的控制方法，采用上述基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统，包括以下步骤：
步骤1，建立试车员操作程序；
步骤1.1建立虚拟试车间场景；
通过OGRE渲染引擎在试车员操作程序中搭建沉浸式的发动机试车间场景，实现与真实试车相当的感官环境；
步骤1.2，建立实现发动机工况演示内容；
通过PhysX物理引擎在试车员操作程序中模拟发动机转子转动情况和几何通道调节系统动作，实现发动机工况演示；
步骤1.3，建立操作数据的数学模型；
在数模转换器中建立操作数据的数学模型，即建立发动机油门杆角度与发动机各项参数的数学模型，建立各操作开关与发动机各项参数的数学模型；
通过以上数学模型，可将试车员对发动机油门杆和各操作开关的操作行为转换为操作数据；
步骤2，建立培训员控制系统；
步骤2.1，设置发动机工况仿真区段；
培训员根据培训内容，在培训员控制系统上将试车员操作程序中的所述工况演示内容进行排列组合，并将试车员的操作数据作为工况演示内容的触发条件，得出若干项发动机工况仿真区段，分别与若干项培训内容对应；
步骤2.2，建立故障设置模块；
培训员根据培训内容，在工况仿真区段内随机设置故障设置模块，实现在工况仿真区段内随机插入故障情况，以训练试车员故障处置能力；
所述故障设置模块用于影响工况仿真区段的工况演示内容，形成故障工况演示内容；
步骤3，试车员在培训机上进行操作；
试车员操作程序显示当前工况仿真区段的工况演示内容和故障工况演示内容，试车员据此内容对发动机油门杆角度和各操作开关进行操作，操作行为通过数模转换器转换为操作数据；
试车员操作程序将操作数据与相应仿真区段及其工况演示内容的显示情况发送至控制机；
步骤4，培训员控制系统得出培训结果；
培训员控制系统对试车员操作的正确性进行判定，从而得出对操作员的评分。
所述步骤1.2中，发动机工况演示包括以下内容：
(1)高、低压转子转速；
(2)发动机几何通道调节系统功能演示，包括导向器调节和喷口截面面积调节；
(3)发动机射流和点火器的加力点火及由小加力、部分加力到全加力演示。
本发明的有益效果：
本发明涉及一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统及控制方法，在虚拟环境中实现试车技能训练，对发动机试车过程进行可视化的工况模拟显示，利用真实试车数据，通过设置故障训练试车员，使操作者熟练掌握发动机的试车参数和处置方法；通过虚拟仿真训练功能，降低实物培训操作风险，且能够达到实物训练的效果，使操作者熟练掌握发动机的试车技能，提高应急处理能力。
本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中所述基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统的结构示意图。
图中：1、培训机；2、控制机；3、发动机油门杆；4、操作开关；5、数模转换器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统，如图1所示，包括培训机1、控制机2、发动机油门杆3和操作开关4；
所述控制机2为计算机，装载有培训员控制系统；
所述培训机1为计算机，装载有试车员操作程序；所述培训机1有若干个，通过局域网络分别连接并受控于控制机2；
所述培训机1上设置有所述发动机油门杆3和操作开关4；所述发动机油门杆3和操作开关4上分别设置数模转换器5，并通过数模转换器5与培训员控制系统机建立通讯；
所述操作开关4有若干个，分别模拟发动机试车台的相应开关；
本发明提出一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统的控制方法，采用上述基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统，包括以下步骤：
步骤1，建立试车员操作程序；
步骤1.1建立虚拟试车间场景；
通过OGRE渲染引擎在试车员操作程序中搭建沉浸式的发动机试车间场景，实现与真实试车相当的感官环境；
步骤1.2，建立实现发动机工况演示内容；
通过PhysX物理引擎在试车员操作程序中模拟发动机转子转动情况和几何通道调节系统动作，实现发动机工况演示；
所述发动机工况演示包括以下内容：
(1)高、低压转子转速；
(2)发动机几何通道调节系统功能演示，包括导向器调节和喷口截面面积调节；
(3)发动机射流和点火器的加力点火及由小加力、部分加力到全加力演示；
步骤1.3，建立操作数据的数学模型；
在数模转换器5中建立操作数据的数学模型，即建立发动机油门杆3角度与发动机各项参数的数学模型，建立各操作开关4与发动机各项参数的数学模型；
通过以上数学模型，可将试车员对发动机油门杆3和各操作开关4的操作行为转换为操作数据；
步骤2，建立培训员控制系统；
步骤2.1，设置发动机工况仿真区段；
培训员根据培训内容，在培训员控制系统上将试车员操作程序中的所述工况演示内容进行排列组合，并将试车员的操作数据作为工况演示内容的触发条件，得出若干项发动机工况仿真区段，分别与若干项培训内容对应；
步骤2.2，建立故障设置模块；
培训员根据培训内容，在工况仿真区段内随机设置故障设置模块，实现在工况仿真区段内随机插入故障情况，以训练试车员故障处置能力；
所述故障设置模块用于影响工况仿真区段的工况演示内容，形成故障工况演示内容；
步骤3，试车员在培训机1上进行操作；
试车员操作程序显示当前工况仿真区段的工况演示内容和故障工况演示内容，试车员据此内容对发动机油门杆3角度和各操作开关4进行操作，操作行为通过数模转换器5转换为操作数据；
试车员操作程序将操作数据与相应仿真区段及其工况演示内容的显示情况发送至控制机2；
步骤4，培训员控制系统得出培训结果；
培训员控制系统对试车员操作的正确性进行判定，从而得出对操作员的评分。
Claims (3)
1.一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统，其特征在于，包括：培训机、控制机、发动机油门杆和操作开关；
所述控制机为计算机，装载有培训员控制系统；
所述培训机为计算机，装载有试车员操作程序；所述培训机有若干个，通过局域网络分别连接并受控于控制机；
所述培训机上设置有所述发动机油门杆和操作开关；所述发动机油门杆和操作开关上分别设置数模转换器，并通过数模转换器与培训员控制系统机建立通讯；
所述操作开关有若干个，分别模拟发动机试车台的相应开关。
2.一种基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统的控制方法，采用权利要求1所述基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立试车员操作程序；
步骤1.1建立虚拟试车间场景；
通过OGRE渲染引擎在试车员操作程序中搭建沉浸式的发动机试车间场景，实现与真实试车相当的感官环境；
步骤1.2，建立实现发动机工况演示内容；
通过PhysX物理引擎在试车员操作程序中模拟发动机转子转动情况和几何通道调节系统动作，实现发动机工况演示；
步骤1.3，建立操作数据的数学模型；
在数模转换器中建立操作数据的数学模型，即建立发动机油门杆角度与发动机各项参数的数学模型，建立各操作开关与发动机各项参数的数学模型；
通过以上数学模型，可将试车员对发动机油门杆和各操作开关的操作行为转换为操作数据；
步骤2，建立培训员控制系统；
步骤2.1，设置发动机工况仿真区段；
培训员根据培训内容，在培训员控制系统上将试车员操作程序中的所述工况演示内容进行排列组合，并将试车员的操作数据作为工况演示内容的触发条件，得出若干项发动机工况仿真区段，分别与若干项培训内容对应；
步骤2.2，建立故障设置模块；
培训员根据培训内容，在工况仿真区段内随机设置故障设置模块，实现在工况仿真区段内随机插入故障情况，以训练试车员故障处置能力；
所述故障设置模块用于影响工况仿真区段的工况演示内容，形成故障工况演示内容；
步骤3，试车员在培训机上进行操作；
试车员操作程序显示当前工况仿真区段的工况演示内容和故障工况演示内容，试车员据此内容对发动机油门杆角度和各操作开关进行操作，操作行为通过数模转换器转换为操作数据；
试车员操作程序将操作数据与相应仿真区段及其工况演示内容的显示情况发送至控制机；
步骤4，培训员控制系统得出培训结果；
培训员控制系统对试车员操作的正确性进行判定，从而得出对操作员的评分。
3.根据权利要求2所述的基于航空发动机工况仿真的试车员培训系统的控制方法，其特征在于，所述步骤1.2中，发动机工况演示包括以下内容：
(1)高、低压转子转速；
(2)发动机几何通道调节系统功能演示，包括导向器调节和喷口截面面积调节；
(3)发动机射流和点火器的加力点火及由小加力、部分加力到全加力演示。
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