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1、第二十八届（2012）全国直升机年会论文电调发动机参数采集显示系统的研究马彦鹏1 张国强2（1中航工业哈飞飞机设计研究所航电设计室；2陆航驻哈尔滨地区军事代表室，哈尔滨，150066）摘 要：综述电调控制发动机参数采集显示系统的原理，并分析其与传统发动机参数采集显示系统的差异，分析其优点和不足。关键词：电调; 发动机; 采集; 显示1 引言原有的直九系列直升机是燃调发动机，所有的发动机参数都是通过传感器与直升机分立式仪表或发参采集器连接，这样的参数显示方式，一旦某一参数线路故障，将导致发动机参数不指示，影响直升机的正常飞行。电调控制发动机参数除通过传感器直接与显示装置连接外，还通过ARINC
2、429总线将发动机参数送给直升机。发动机参数显示可以采用柱状或仪表指示的显示模式，采用电调输出的ARINC 429信号作为主显示，一旦ARINC 429信号故障，模拟信号的显示将自动取代ARINC 429信号，保证信息的不丢失，增加了发动机参数显示的可靠性。同时，在发动机参数显示系统里增加了发动机的历程信息和故障信息，便于地勤人员维护。2 传统的发动机参数采集显示系统概述发动机参数采集显示主要包括发动机N1转速、发动机NP转速、发动机扭矩、发动机T4温度等的采集和显示。传统意义的发动机参数采集显示，只是发动机各传感器与发动机各显示仪表或发参采集器的直接连接，发动机各参数通过安装在仪表板上的N1
3、转速指示器、NP转速指示器、发动机扭矩指示器、发动机T4温度指示器等仪表或发动机参数显示器指示。这样的发动机参数采集显示系统只能单纯的显示系统的参数信息，一旦线路故障，将会影响到参数的正常显示。其连接形式如图1、图2所示。图1 仪表式发动机参数采集显示连接形式 图2 发参式发动机参数采集显示连接形式3 电调发动机参数采集显示系统分析电调发动机在保留原有模拟信号输出给发动机参数显示的基础上，同时还将发动机各传感器的信息输入给电调，然后通过ARINC 429信号输出给直升机，正常情况下，电调发出的ARING 429信息作为发动机参数的主显示，一旦电调故障或ARINC 429总线故障，传感器直接输出
4、给发动机参数采集显示系统的发动机参数将作为发动机参数显示系统的备份显示，向驾驶员提供发动机的参数信息。发动机参数采集显示系统，主要显示的参数包括左右发动机排气温度、左右发动机燃气涡轮转速（N1和N1）、左右发动机扭矩、左右发动机自由涡轮转速（NP）、左右发动机滑油压力、左右发动机滑油温度、旋翼转速（NR）等。为适应不同直升机的控制显示要求，我们分别对电调发动机的发动机参数采集显示系统进行了不同显示需求的设计。3.1 分立式仪表显示采用分立式仪表，分别有两个N1表，用于指示左右发动机的N1值和N1转速；一个扭矩表，用于指示左、右发动机的扭矩和发动机的扭矩和；一个十四信息表，可以指示发动机的排气温
5、度、发动机滑油压力和滑油温度，还可以指示液压压力、电源信息等；一个三针转速表和单针转速表，用于指示左、右发动机的NP转速和NR转速。同时，通过安装在直升机上的控制开关，分别控制左、右发信息显示器显示发动机的故障信息、发动机的历程信息、发动机的参数信息和进行发动机良好状态的检查；如图3所示。图3 电调发动机分立式仪表显示形式 N1指示图4 分立式仪表N1参数显示形式N1A直接将模拟信号传给N1指示器，其中指针指示N1值，N1指示器下面的方框用于显示N1值。N1值是通过电调计算得出。N1B与交流发电机作为传感器将N1值传给电调，电调通过ARINC 429总线将N1值传给发动机故障显示单元，驾驶员可
6、以将其与模拟参数进行对比。 N2指示图5 分立式仪表N2参数显示形式N2A直接将模拟信号传给三针转速指示器，三针转速指示器可以分别指示左、右发的N2转速，同时可以指示旋翼转速。N2B与N2C传感器将N2值传给电调，电调通过ARINC 429总线将N2值传给发动机故障显示单元，驾驶员可以将其与模拟参数进行对比。 T4指示通过左、右发动机上的热电偶及匹配盒将T4信息传给电调和T4温度指示器，正常情况下，T4温度显示的是热电偶与匹配盒直接传递出来的模似信号，同时通过电调传出发动机参数给备份显示系统。发动机的T4信息要保证T4温度在5001000的精度范围。图6 分立式仪表T4参数显示形式 扭矩指示发
7、动机扭矩传感器将信号直接传给电调，电调通过两路ARINC 429信号，分别将扭矩信号传给扭矩表和备份参数显示系统。 发动机其它参数显示通过备份显示系统可以显示电调发出的发动机故障信息、发动机历程信息，通过安装在仪表板上的液晶显示器显示。并通过按键选择，查看发动机参数信息、故障信息和历程信息。3.2 综显柱状发动机参数显示发动机传感器的信息输出形式不变，所有发动机传感器输出的信息都进入到发动机参数采集器，同时，通过电调输出的ARINC 429信息也进入发动机参数采集器，以ARINC 429信息作为主显示，发参采集器通过RS 422总线输出信息给发参显示器，发参显示器通过一块显示屏进行显示，采用柱
8、状的参数显示，具有与一般直升机上信息显示的所有功能，同时，取消了一般直升机发动机参数显示所需的指针表，这样的显示方式，真正有效的节约了仪表板的空间，同时，所有相关参数都通过采集显示系统进行处理并显示，将电调发出的ARINC 429信号作为主显，一旦信息功能失效，模拟传感器发出的信息会及时的补充，增加了发动机参数显示的可靠性；如图7所示。图7 单显示器的发动机参数显示形式采用柱状与数字显示发动机参数时，传感器的参数与分立式仪表的要求相同，但需明确各参数的显示范围和色标，同时明确哪些参数是柱状条和数字同时显示，并确定参数的进度要求，必须保证柱状色标与数值颜色变化的一致。确认发动机告警的参数及告警形
9、式，同时，需明确发动机的故障的显示形式及可更换的LRU，明确发动机的历程信息和循环数显示形式，便于地勤人员进行维护。 参数显示要求发动机参数通过发动机参数显示器的主页面进行显示，如图8所示：图8 发动机参数显示器主页面发动机参数显示要求如表1示：表1 发动机参数显示要求参数名称显示形式左、右发动机T4温度柱状图形、数字结合限制标志左、右发动机燃气涡轮转速N1柱状图形结合限制标志左、右发动机扭矩柱状图形、数字结合限制标志双发扭矩和柱状图形、数字结合限制标志左、右发动机N1转速变颜色数字字符左、右发动机N2转速柱状图形、数字结合限制标志旋翼转速柱状图形、数字结合限制标志发动机滑油温度柱状图形、数字
10、结合限制标志发动机滑油压力柱状图形、数字结合限制标志液压压力（左、右）变颜色数字字符燃油压力（左、右）变颜色数字字符主减滑油温度变颜色数字字符主减滑油压力变颜色数字字符交流电压变颜色数字字符直流电压变颜色数字字符直流电流变颜色数字字符在主显示页面还可以显示发动机功率检查的状态及发动机单发的工作状态。 发动机故障显示按压安装在发参显示器上的按钮，可以进入发动机故障显示页面，在故障显示页面显示来自于电调识别的发动机的故障信息。驾驶员可以通过这些故障信息，可以实时的监控发动机的工作状态，保证及时准确的对发动机的故障做出准备判断。 发动机历程显示按压安装在发参显示器上的按钮，可以进入发动机历程页面，在
11、发动机历程显示页面显示来自于电调的发动机历程信息。发动机的历程信息只有在发动机落地后并在N1值低于20%时，才能显示历程参数。发动机历程参数是发动机维护的重要依据，主要记录发动机的工作时间、发动机的N1和N2转速，还记录并显示发动机的OEI使用次数和时间。 3.3 综显表状与柱状综合的发动机参数显示发动机传感器的信息输出形式不变，发动机参数和电调输出的ARINC 429信息集中输入给发动机参数采集显示器，该设备能对传感器输出的模拟量和数字量进行处理，对采集到的信息部分回馈电调，使电调判断发动机当前的状态，同时部分显示信息通过显示页面进行显示，显示部分由上下两个屏组成，正常情况下，上面的显示器显
12、示左右发动机的燃气温度、左右发动机扭矩、左右发动机的燃气涡轮转速，其它信息在下面的显示屏上显示，一旦一块显示器故障，另一块显示器自动进入复合页面，显示发动机的所有相关参数。保证系统参数显示的完整性。可以通过切换键进入发动机的故障显示页面和发动机的历程页面；如图9所示。这种双通道的发动机参数采集显示系统进一步增加了系统的可靠性。图9 双显示器的发动机参数显示形式对发动机系统的重要参数采用表状显示，主要是基于传统的显示和适航条款的要求。这样的显示方式与传统的指针仪表显示接近，只是显示的精度更为精确。传感器的参数与分立式仪表的要求相同。常规情况下，发动机的N1、扭矩、T4以表状显示方式显示在上部显示
13、器上，其他相关参数以条状显示方式显示在下部显示器上。这种显示方式采用的是双通道模式，一旦一个通道故障，另一个通道应能保证参数显示的正确性。一旦一个显示器故障，另一个显示器自动进入复合页面，显示所有的系统参数。这样的显示方式，增加了系统工作的可靠性。由于对N1、扭矩、T4采取了指针状的显示方式，因此在一个显示器上，同时显示的是双发和单发时的工作状态，故对指针显示的参数应明确各参数显示的限制与范围，如图10所示：双发工作状态单发工作状态图10 表状发动机参数显示形式从上图上看，单发工作状态下，参数的限制要大于双发工作限制，这主要是根据发动机的工作特性来决定的。4 结束语电调控制发动机参数采集显示系
14、统相对传统的燃调发动机参数采集显示系统，因采取ARINC 429总线传输和模拟量采集备份的方式，拥有更高的安全裕度，可有效减少信号在线路中的衰减；通过发参显示器显示，可以让驾驶员更加直观的了解各项发动机参数。通过发动机故障信息的显示，可以更方便驾驶员对发动机故障信息的判读、了解发动机的工作状态；通过发动机维护信息的显示，可以更加精确的计算发动机的工作时间、循环数等信息，方便维护人员对发动机维护信息的工作时间和循环数的掌控。发动机参数的显示主要是为满足发动机参数显示系统的要求，同时还要考虑减少驾驶员的负担。未来的发动机参数采集显示系统除满足系统要求外，更多的要考虑减少驾驶员的负担，把所有的发动机
15、参数通过公式集成为一个参数，正常情况下，总之，电调控制发动机参数采集显示系统因其特有的优势，提高了发参采集显示系统的安全裕度，可以更加有效的保障飞行安全，将是今后发动机参数采集显示系统的发展方向。参 考 文 献1 严仰光 航空航天器供电系统 航空工业出版社 19952 周洁敏 飞机电气系统 科学出版社 20103 透博梅卡 ARRIEL2C发动机手册Consider of engine parameter acquisition display system controlled by ESCMa Yanpeng1 Zhang Guoqiang2(1.AVIC Harbin Aircraft Industry Group Co., LTD2The aviation military representative office in Harbin area, Harbin 150066, China)
