通用飞机发动机参数采集显示系统研究 |
| 2012-07-16 10:37 作者：景德胜 蒋谢刚 吕明 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月16日消息 （原文载于《硅谷》杂志6月刊）发动机参数采集显示系统是航空电子系统的重要组成部分，用来采集显示发动机的转备功能、系统结构和设计思想等方面进行分析，为相关电子设备的研制提供一种新的思路。速、压力和温度等信息。对MVP-50P发动机参数采集显示系统进行研究，重点从设
目前，国外通用飞机都已安装了先进的综合采集显示系统，我国在这方面与国外有着隔代的差距，普遍采用组合仪表来显示，例如运五系列、小鹰500和AC500等飞机，都处于组合仪表的时代。用组合仪表显示时，精度低，可靠性差，体积大，布局凌乱。而采用先进的综合采集显示系统能够克服模拟仪表的以上缺点，而且有耗电少、无闪烁、重量轻、体积小、可靠性高等优点。
发动机参数采集显示系统[1]-[2]是航空电子系统的重要组成部分，是座舱显示系统的重要组成部分，它在飞行过程将发动机的工作状态数据提供给飞行员，使飞行员能够实时了解发动机的工作状况，如发动机的转速、进气压力、滑油压力、燃油压力、汽缸温度、滑油温度等参数。
MVP-50P发动机参数采集显示系统（以下简称MVP-50P系统）是一款通过美国联邦航空局适航认证，用于替代航空电子系统中组合仪表的产品。该系统具有集成度高、配置灵活、安装方便和高可靠性等优点，在国际上广泛应用于通用航空产品领域。
1系统组成
MVP-50P系统由显示器、发动机参数转换器（EngineDataConverter，EDC-33P）、传感和转换模块、配线和延长电缆等四个部分组成。系统结构如图1所示。
图1MVP-50P系统结构图
1.1显示器
MVP-50P系统显示器高5.15英寸、宽5.55英寸、厚2.4英寸，从飞机设备面板的后边进行安装，也可通过一个子面板从前面安装到飞机设备面板上。显示器安装的位置和方法是整个MVP-50P系统安装中需要重要考虑的内容。显示器背面25芯的D型连接器用来连接显示器和EDC-33P、电源、GPS、音频板等机上设备。通过显示器底部的按键，可以为接入MVP-50P系统中的每一路信号命名并分配对应的传感器类型，设置信号的初始值、显示范围、告警条件和数据更新速率等参数，还能进行显示器布局的调整。默认显示器和发动机参数采集器通过RS422串口连接，也可通过显示器的RS232串口将显示器连接的发动机参数采集器个数扩展到2个。
1.2发动机参数采集器
发动机参数采集器长4.5英寸、宽3.5英寸、高2.2英寸，把发动机和飞机系统的信号转化成串行数据，通过RS422串口发送给显示器，发动机数据转换器减少了超过100根到显示器的导线。通过3个37芯的D型连接器连接传感器或者转换模块。发动机参数采集器功能见表1所示。
表1发动机参数采集器功能列表
序号 功能 信号特征
1 电压 0V~40V
2 电流 2.5V~-0.2V
3 燃油流量 ≤8.3kHz
4 转速 -1V~3V
5 压力 0V~2.5V
6 温度 0V~2.5V
7 燃油油量（阻性） 0V~18V
8 燃油油量（容性） ≤6kHz
1.3传感器和转换模块
发动机温度、压力、转速和流量等参数的变化都需要通过传感器来获得，传感器信号直接或经过转换模块后进入发动机参数采集器。MVP-50P系统的传感器和转换模块由K型热电偶温度传感器、压力传感器、燃油流量传感器、分流器、燃油油量传感器和限流模块等组成。
1.4配线和延长电缆
显示器、发动机参数采集器和传感器等通过提供的配线和延长电缆连接起来，安装在飞机上的电缆是半永久性的。配线根据传感器和信号特性经过了特殊的处理，例如连接温度传感器和发动机参数采集器的配线是K型热电偶温度补偿导线。不能使用普通导线简单替换配线，否则会使测量得到的信号失真。
2优点分析
2.1集成度
MVP-50P系统可采集显示17路温度信号、8路燃油油量信号（包括4路阻性传感器信号和4路容性传感器信号）、6路压力信号、2路转速信号和1路燃油流量信号，同时还可以监控飞机电压和电流的大小，涵盖了过去几十块分立式仪表的功能，极大的减少了安装在飞机上仪表的数量和面板布局的复杂程度，减轻了飞机的重量。所有采集到的数据在显示器上进行集中显示，为了使飞行员及时监控发动机工作状态，快速准确地做出响应，MVP-50P对采集到的数据进行了处理，例如对六个汽缸的温度进行比较，显示出最高的汽缸温度，并向飞行员提供了最高汽缸温度和最低汽缸温度的差值。
2.2通用性
各种发动机安装的传感器型号不尽相同，为了应用广泛，采集器必须能够适用多种传感器型号。MVP-50P系统可适用4缸或者6缸活塞式发动机，发动机转速的采集可以通过发动机参数采集器上的跳线选择工作在4缸或者6缸模式下，压力、温度信号采集电路可适用输出信号特性为0V~2.5V的传感器，燃油油量采集电路有电阻型和电容型两种油量传感器的采集电路可供选择，电压监控电路的输入信号可达40V。
对于常用传感器，MVP-50P系统都可适用，例如用于测量温度的温度探针（TemperatureProbes）P-100、P-110、P-111、P-120，用于测量进气压力的压力传感器（PressureTransducer）PT-30abs、PT-60abs，测量滑油、燃油压力的压力传感器PT-30ga、PT-60ga，测量燃油流量的燃油流量传感器（FuelFlowTransducer）FT-60、FT-90等同一系列的传感器。MVP-50P系统良好的通用性使设计者可根据发动机信号特征选用合适量程的传感器，更好的监控发动机的工作状态。
2.3可配置
MVP-50P系统的可配置功能主要体现在两个方面：一是对选用传感器的配置，二是对显示界面的配置。
发动机参数采集器输入列表提供了采集器全部的输入通路和该通路可以对应的传感器型号。根据实际安装的传感器信息，在相应列表项中选择对应的传感器型号，如图2所示，MVP-50P系统根据设置将采集到的传感器信号转换成相应的物理量，完成参数显示功能。为了满足用户高级需求，MVP-50P系统还允许对校准参数进行修改，例如对过程数据进行滤波或者快速傅里叶变换，减少数据显示时的跳动。
图2传感器型号匹配设置界面
通过显示器底部的按钮可以绘制主界面和系统界面的图形、进行各功能的重命名、隐藏功能和设置水平条各段的颜色等。以EGT/CHT柱状图显示的设置为例：通过显示器底部的按钮可以设置EGT/CHT工作温度的上限和下限、汽缸最高温度和最低温度之间的最大相差值和汽缸温度扫描的速率（在扫描显示的模式下），如图3所示，根据这些设置决定柱状图显示的温度范围、判断各个缸相差的温度值是否在正常范围内及扫描速率，如图4所示。
图3EGT/CHT显示图形设置界面
图4EGT/CHT柱状图显示画面
2.4维修性
MVP-50系统的显示器和发动机参数采集器分别通过4个螺钉安装到飞机上，各种传感器通过线卡连接到配线或延长线上，安装方式简单，易于更换和维护。
3结束语
根据上述的分析可以看出，MVP-50发动机参数采集显示系统具有结构简单、维护方便、功能丰富、集成度高等特点。随着我国通用航空事业的发展，这对我国研制具有自主知识产权、研制与国外同类产品具有一定竞争力的先进航空电子设备有着十分重要的参考价值。
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