数据采集系统在航空发动机试验管理中的应用
统计过程控制SPC在航空发动机装配中的应用
统计过程控制SPC在航空发动机装配中的应用作者：聂永斌来源：《科技风》2016年第10期摘要：本文主要介绍了统计过程控制SPC（Statistical Process Control）分析原理以及在发动机装配过程中的应用效果，显示出SPC在航空发动机装配过程质量控制中的强大作用，对其他航空发动机装配过程控制具有现实的指导作用。
关键词：SPC；过程控制；参数波动；预警1 SPC技术原理和作用统计过程控制（SPC）是一种借助数理统计方法的过程控制工具。
随着信息技术的不断提高，SPC技术得到全面发展，以计算机网络为基础的SPC系统应用范围越来越广。
这个技术主要的目的是通过监控过程得到大量的数据，然后依据数据分析判断监控过程是否合理，再进行调整过程参数或者变量内容达到过程优化。
过程进行中受到多个因素的影响，当过程中参数及其结果在统计控制状态，这个过程称为受控状态。
受控状态的过程特性反映在变量数据的随机分布；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态。
失控时，过程分布将发生改变。
变量数据分布及其影响是无法预测。
SPC正是利用过程中变量数据统计规律性对过程进行分析控制的。
所以，SPC是在受控状态下才能进行过程的有效监控。
1.1 SPC过程监控的方法在生产过程中的最终质量有很多因素的影响，因此产品质量是由人为、材料、机械、方法、环境等多个变量因素的波动影响所致。
变量的波动分为两种，正常波动是不可避免因素造成的，它是难以消除的，它对产品的影响是可以估计的；异常波动是由异常因素造成的，它能够采取措施避免和消除，所以它对产品质量的影响比较大。
SPC使用统计分析技术对生产过程进行实施监控，有效的判断产品质量的影响因子是属于哪个类型的波动，然后对生产过程的异常波动提出预见，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常波动，从而达到提高和控制质量的目的。
1.2 SPC过程控制的作用SPC过程监控应用在很多方面，主要是有多个变量多个因素的过程，在有大量数据的基础上进行分析。
基于工业物联网的工业数据采集技术研究与应用
基于工业物联网的工业数据采集技术研究与应用张建雄;吴晓丽;杨震;李洁【摘要】关注物联网在工业数据采集领域的应用场景和技术方案,包括工业数据采集现状及问题分析、工业数据采集典型应用场景、工业数据采集技术特征、与电信运营商云网融合技术研究等,提出电信运营商基于工业物联网的工业数据采集技术架构和应用方案,可广泛应用于各类工业设备或智能产品的远程监控与智能维护应用场景,实现设备远程监测、预防性维护和性能优化分析等功能.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2018(034)010【总页数】6页(P124-129)【关键词】工业物联网;工业数据采集;工业通信协议;预测性维护【作者】张建雄;吴晓丽;杨震;李洁【作者单位】中国电信股份有限公司上海研究院,上海200122;中国电信股份有限公司上海分公司,上海200003;中国电信股份有限公司上海研究院,上海200122;中国电信股份有限公司上海研究院,上海200122【正文语种】中文【中图分类】TN9581 引言近年来，物联网已广泛应用到工业生产优化、管理提升、改进服务和节能减排等方面。
工业物联网应用前景十分广阔，有国际分析报告显示：预计到2020年全球工业物联网产值将达到1 510亿美元。
为此，各国政府纷纷出台相关支持政策，德国率先提出“工业4.0”，通过提升制造业的计算机化、数字化与智能化，建立具有适应性与资源效率的智能工厂；美国随后提出了“工业互联网”国家发展战略；中国相关政策密集发布，陆续发布了《中国制造2025》[1]《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》[2]等系列政策文件，提出大力发展智能制造，加速推动信息技术与制造技术的深度融合，并进一步提出2025年、2035年和21世纪中叶“三步走”目标。
同时国内外工业巨头们纷纷布局工业物联网应用和平台：GE推出工业物联网软件平台Predix，连接各类工业设备，采集全球内建传感器的工业设备数据（如航空发动机、油气工业设备、风电设备等），通过Predix平台中的各种分析软件对这些采集到的设备数据进行实时分析，从而进行业务优化；西门子则推出MindSphere工业物联网平台，提供设备连接、数据采集、传输和安全存储，实现设备状态监测、预防性维护、能源数据管理以及工厂资源优化等；海尔推出COSMOPlat平台，构建面向智能制造的工业物联网平台，帮助企业实现全流程的业务模式创新，为中小企业提供柔性制造、供应链协同、设备远程诊断维护等一体化智能制造解决方案。
53. MES在航空航天制造中的应用有哪些？
53. MES在航空航天制造中的应用有哪些？关键信息项：1、 MES 系统在航空航天制造中的生产计划与调度应用详细描述：＿___________________________优势说明：＿___________________________实施案例：＿___________________________2、 MES 系统在航空航天制造中的质量管理应用具体方式：＿___________________________效果评估：＿___________________________成功经验：＿___________________________3、 MES 系统在航空航天制造中的物料管理应用管理流程：＿___________________________关键环节：＿___________________________问题与解决：＿___________________________4、 MES 系统在航空航天制造中的设备维护应用维护策略：＿___________________________监测手段：＿___________________________效益分析：＿___________________________5、 MES 系统在航空航天制造中的人员管理应用职责划分：＿___________________________绩效评估：＿___________________________培训提升：＿___________________________11 MES 系统在航空航天制造中的生产计划与调度应用在航空航天制造领域，生产计划与调度的复杂性和高精度要求极高。
MES 系统在此方面发挥着关键作用。
111 详细描述MES 系统能够整合订单需求、资源可用性和工艺路线等信息，生成详细的生产计划。
通过实时数据采集和分析，对生产进度进行精确跟踪和调整。
例如，对于飞机零部件的生产，系统可以根据订单的交付日期、零部件的优先级和工艺复杂度，合理安排生产顺序和资源分配。
航空发动机试车台推力测量系统的校准
航空发动机试车台推力测量系统的校准航空发动机试车台推力测量系统是确保航空发动机工作正常的重要设备之一，其准确性对保障飞行安全至关重要。
为了确保测量结果的可靠性，推力测量系统的校准是必不可少的。
一般来说，推力测量系统的校准包括静态校准和动态校准两部分。
静态校准主要是调节推力台的传感器零点和灵敏度，确保传感器输出的信号精度、稳定性和可重复性。
动态校准则是验证推力台变形对测量结果的影响，并校正相应的测量误差。
在进行推力测量系统的校准之前，需要仔细检查设备是否完好，包括检查传感器、接口和数据采集系统等，确保所有设备无故障或损坏。
此外，还需准备标准测力传感器或质量砝码，以便进行校准。
静态校准时，可使用标准质量砝码施加一定量的力，然后记录系统的输出值。
通过比较实测值和标准值的差异，可计算出系统的误差，并调整测量系统的灵敏度和零位，以使其误差最小。
动态校准时，需对推力台施加周期性质量变化的载荷，再通过采集传感器输出信号的变化，分析推力台的变形情况。
通过计算推力台的变形量，然后根据标准数据进行校准，并调整测量系统中的误差校正系数。
需要注意的是，校准过程中要严格按照标准程序进行操作，记录每一项校准的结果和调整情况，以便追溯和复查。
同时，应定期对推力测量系统进行校准和维护，以保证其可靠性。
在实际操作中，推力测量系统的校准应当由专业技术人员进行，且校准结果应被检验机构认可。
只有通过合格的校准，才能确保推力测量系统对航空发动机工作状态的精确测量，从而保证了飞行安全的有保障。
为了进行数据分析，我们需要先明确需要分析的数据内容和目的。
以下是一个例子：数据内容：一个公司在过去5年内销售的产品数量、销售额和客户评分。
目的：分析该公司的产品销售和客户评分变化，为未来制定营销策略提供数据支撑。
1. 产品数量：第一年：258,000件；第二年：265,000件；第三年：270,000件；第四年：273,000件；第五年：276,000件。
KAM-500数据采集遥测系统及在旋翼系统载荷测试中的应用
收稿日期：2002-05-21作者简介：巫景燕（1974—），女，江西人，在职硕士研究生，研究方向为信号检测与处理；刘福华（1957—），男，江西人，研究员；杨纯葆（1941—），男，研究员。
文章编号：1000-8829（2003）01-0022-02KAM-500数据采集遥测系统及在旋翼系统载荷测试中的应用KAM-500System and lts Application in the Measurement of Rotor System（南京航空航天大学信息工程学院，江苏南京210016）巫景燕（中国直升机设计研究所，江西景德镇333001）刘福华（北京约克公司，北京100081）杨纯葆摘要：针对直升机旋翼测试的特点，详细介绍了KAM-500数据采集遥测系统的性能和功能，以及该系统在直升机旋翼测试中的实际应用。
关键词：KAM-500；数据采集遥测系统；直升机旋翼测试中图分类号：TP274文献标识码：BAbstract:The specifications and functions of KAM-500sys-tem are introduced.And its appiication in the measurement of rotor system is described in detaii.Key words:KAM-500;teiemetry system;measurement of ro-tor system旋翼系统是直升机中最关键的部分，所以在直升机研制过程中，旋翼系统各部件的载荷测试尤为重要。
传统的测试方法是通过集流环（siip ring ）将旋翼系统上的旋转信号引出，再通过有线传输的方式进入机舱或地面实验间的数据采集系统，这种方法在国内外的直升机地面和飞行试验中得到了广泛的应用。
但在地面试验中，如果现场距实验间的距离过长，或者在飞行试验中因为机械的原因无法安装集流环的情况下，这种方法的效果就不是很好或根本无法实施。
航空发动机台架试车工艺流程介绍
航空发动机台架试车工艺流程介绍1 航空发动机试车的一般概念航空发动机试车是指利用专门的试验和测试设备检验全台发动机的性能、可靠性和耐久性的实验过程。
航空发动机是在高温、高压、高转速和高负荷等极为苛刻的条件下工作的，为保证发动机及其系统的可靠性，在发动机交付前，必须进行整机试车。
2 发动机试车台架发动机试车台架主要有以下几部分组成：进气塔、试车间、引射筒、排气筒、排气塔、消音元件。
3 试车类型航空发动机试车类型常见的有四种，分别是：（1）初步运转试车。
发动机第一次装配后，为了磨合发动机零、部件，检查各附件工作情况和装配质量，以及按技术条件调整性能参数而进行的试车，常称工厂试车，有时也称磨合试车、提交试车[1] 。
（2）最终运转试车。
发动机出厂前为了检查最后装配质量和调整性能参数及向订货方提交的试车，也称验收试车，常称检验试车[1] 。
（3）附加试车。
初步运转试车后，由于更换了重要零、部件，而有针对性地考核工作可靠性的试车，一般情况下，运转程序少于初步运转试车[1] 。
（4）油封试车。
为了油封发动机内部而进行的试车。
试车中由起动机带动转子，使发动机的滑油系统、燃油系统及液压系统的所有内腔注入新鲜的油封油。
除常见的试车类型外，还有一些重要的试车种类，如：持久试车、寿命试车、150h 长期试车、破坏试车、空中试车、模拟试车等。
4 试车工艺流程（1）发动机从装配车间通过运输车运至试车厂房，见图2。
（2）使用上部运输系统的吊钩和吊具将发动机从运输车移至预装车上，倒换支点。
上部运输车系统即单轨吊车运输系统。
该系统具有操作方便、控制灵活、占用空间小和活动范围大等特点，非常适用于航空发动机进出试车台架时的运输和精确定位，见图3。
再通过上部运输系统的提升梁将预装位的预装架吊起，移至发动机上方，将发动机安装到预装架上，然后，运送到预装区的安装架台位。
（3）在安装架台位完成发动机的全部安装工作，安装工作的主要内容是：将预装架快装板上的设备系统的供应管路连接到发动机的各个接口；将各测量导管连接到发动机的测量点；将相应的电缆连接到发动机的各插头和传感器；还要进行进气道及各飞机附件的安装和连接。
航空发动机性能监测与故障诊断研究
航空发动机性能监测与故障诊断研究航空发动机性能监测与故障诊断是航空工程领域的重要研究方向。
随着航空技术的不断发展与进步，航空发动机作为飞机的“心脏”，对其性能和健康状态的实时监测和准确诊断变得至关重要。
本文将围绕航空发动机性能监测与故障诊断的研究进行详细阐述，并探讨其在航空工程中的重要意义和具体应用。
航空发动机性能监测是指通过对发动机各项指标的实时监测与分析，了解发动机的工作状态和性能水平，以便能够及时发现并解决潜在的问题。
航空发动机的性能监测主要包括以下几个方面：1. 参数监测：通过监测发动机的参数，如温度、压力、转速等来了解发动机的工作状态。
这些参数的实时监测能够提供发动机性能的准确数据，以便及时调整和优化发动机的工作参数，保证其最佳运行状态。
2. 振动监测：航空发动机的振动情况对其性能和寿命有着重要影响。
通过对发动机振动的监测与分析，可以及早发现并解决由于发动机零部件磨损或失效引起的振动问题，避免其引发更严重的故障。
3. 燃油监测：航空发动机的燃油消耗情况直接影响到其性能和经济性。
对燃油的准确监测可以帮助航空公司和飞行员及时调整燃油供应，以确保发动机的最佳燃油效率。
航空发动机故障诊断是指通过对发动机性能数据和异常指标的分析和诊断，找出故障的原因和位置，并做出相应的维修和调整。
航空发动机故障诊断通常包括以下几个步骤：1. 数据采集和处理：通过发动机性能监测系统采集和记录发动机的工作数据，经过预处理和整理后形成可供分析和诊断的数据集。
2. 异常检测与诊断：基于采集到的数据集，通过建立机器学习和数据分析模型，对发动机性能数据进行异常检测和诊断。
这些模型可以通过监测正常工作状态下的性能数据，建立故障模式，对比实时数据，识别出发动机的异常情况，并通过对异常数据的分析，定位故障的原因和位置。
3. 故障判定与修复：通过对发动机故障的诊断，工程师可以判断故障的严重程度，并根据具体情况制定维修和修复方案。
修复包括更换损坏的零部件、调整工作参数等，以恢复发动机的正常工作状态。
航空活塞式发动机 振动试验方法-最新国标
航空活塞式发动机振动试验方法1 范围本文件规定了航空活塞式发动机振动试验的试验条件、试验件、试验装置和测量设备、试验流程、试验数据处理和试验报告等要求。
本文件适用于民用航空活塞式发动机振动试验。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 14412 机械振动与冲击-加速度计的机械安装GB/T 23341.1-2018 涡轮增压器第1部分：一般技术条件GB/T 23341.2-2018 涡轮增压器第2部分：试验方法3 术语和定义GB/T 23341.1、GB/T 23341.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1振动敏感部件 vibration sensitive part在发动机转子转速使用限制范围内或附近具有明显共振的部件。
3.2振动不敏感部件 vibration insensitive part在发动机转子转速使用限制范围内或附近没有明显共振的部件。
3.3关键部件 critical part失效后产生危害性发动机后果的部件。
3.4疲劳极限 fatigue limit经过无穷多次应力循环而不发生材料疲劳破坏时的最大应力范围。
疲劳极限由稳态应力、温度和其他因素决定。
钢的疲劳极限用一千万次循环疲劳测试表征。
3.5安全极限频率 Safety limit frequency发动机零部件在发动机转子的转速使用限制范围内安全工作的极限频率。
4 试验目的振动试验的目的包括：1)验证发动机不会把过大振动传递到振动敏感部件和航空器结构；2)验证发动机的轴类零部件（曲轴和螺旋桨轴或其他输出轴）的振动应力在所有气缸正常点火工况下不超过疲劳极限，在单只气缸不点火工况下不产生影响发动机安全使用的过大振动。
5 试验原理航空活塞发动机振动试验原理是通过振动扫频试验、振动驻留试验和缺缸振动扫频试验，验证实验目的是否实现。
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数据采集系统在航空发动机试验管理中
的应用
摘要：民用航空发动机整机试验台作为承担整机试验的主要设备，直接关
乎于试验的效率、安全和质量。
数据采集与控制系统是整机试验台的关键系统之一，在发动机整机试验中作用举足轻重。
本文主要对民用航空发动机试车台数据
采集与控制系统设计进行分析探讨，希望对目前航空发动机的研究现状提供一些
启示。
关键词：民用航空发动机;试车台;数据采集;
引言：民用航空发动机研制具有周期长、难度大、测试要求高、设计迭代频
繁等特点，因此对整机试验也提出了更高的要求。
整机试验台作为承担整机试验
的主要设备，直接关乎于试验的效率、安全和质量。
数据采集与控制系统是整机
试验台的关键系统之一，在发动机整机试验中作用舉足轻重。
发动机研制周期长
这一特点，导致测试设备需频繁地更新换代，这对数采软件的硬件兼容性、开发
灵活性提出了更高的要求。
1国内航空发动机试验技术发展现状
近些年，自动化和智能技术得到了飞速的发展。
智能检测技术，电磁感应技
术和光电检测技术也逐渐引入航空发动机的试验测试中，这不仅仅能丰富其测试
的方法，还能够减少航空发动机的测试次数，并有效提高测试的准确性。
现如今，基本上有三种适合航空发动机试验的设备，主要有飞行试验设备，高空试验设备，地面试验设备。
能够满足不同情况下对航空发动机的性能测试。
从建立和测试航
空发动机的角度来看，我国处理航空发动机的工具和方法相对普遍，这满足对测
试航空发动机的基本要求。
此外，飞行试验技术也在不断发展和改进，一些系统
使用红外和激光技术以及远程网络管理技术，这不仅有利于对航空发动机的测试
操作，也能够进一步保证对航空发动机性能和精度的准确测量。
2试车台数据采集与控制系统概述
试车台数据测量与数据采集与控制系统简称数采系统，用于采集、处理及显
示发动机试车数据及车台设备的相关数据，由数据测量、采集、处理、显示以及
存储单元组成。
2.1系统软件组成及其功能
试车台数据采集与控制系统软件以满足航空发动机试车需求为基本目的，专
用于航空发动机试验领域。
从大的功能模块上主要分以下部分：①发动机油门杆
操纵系统;②数据采集硬件，用于完成发动机试车数据采集;③试车台设备控制系统，用于实现试车台设备与发动机试车的协同控制;④控制与显示终端，用于提
供发动机及设备的控制和监视功能。
整机试验台数采系统软件主要功能包括：数
采软硬件的配置及维护;试车显示界面的定义，数据记录的定义，数据回放及后
处理;试车控制、设备控制及试车过程中的报警监视。
主要包括：①数据采集和
管理;②报警与监视;③与发动机控制单元的通信（FADEC、ECU、EDU）;④发动机
及设备的控制;⑤油门杆集成;⑥发动机性能计算;⑦数据分析;⑧试验报告生
成;⑨系统与试验配置;⑩数据管理及后处理。
2.2系统硬件架构设计
为满足民用航空发动机整机试验需求，本文提出民用航空发动机试车台数据
测量与采集系统架构设计方案，该方案基于网络化架构，具有最佳性能、高可靠性，并提供可用的模块化性能，其数据采集及数据处理，用户交互、可视化和控
制均采用公认的行业标准分布式架构，由面向任务的专用计算机处理。
系统采用
分布式和模块化设计，每个子模块由专门的子系统管理，所有的子系统通过网络
总线进行通信。
主要模块功能如下：①发动机试车数据采集装置：负责将发动机
所需采集的物理信号转化为电信号，并将数据发布到数据总线上，供其它功能模
块使用和处理。
②设备控制系统：负责完成试车台机电设备的电气控制。
该控制
工作通过PLC控制器实现，并可通过控制台的FCS计算机进行集中控制。
工艺系
统包括燃油系统、空气起动系统、推力台架系统、上部运输系统、升降平台系统、电机加载系统、液压加载系统等。
③油门杆操纵系统：负责完成发动机的台架供
油操作。
根据发动机ECU的不同，油门杆系统通常配置有油门杆、Actuator，Resolver，以满足机械电调和FADEC电调的油门控制需求。
相应地，数采软件开
发Resolver板卡的驱动程序，以完成配置和数据通讯工作。
④发动机控制系统：负责完成发动机的台架控制。
当前民机主流的FADEC系统主要采用ARINC 429，ARINC 664总线，数采软件开发相应板卡的驱动程序，以完成配置和数据通讯工作。
操作人员通过控制台上的ECS计算机进行集中控制。
⑤采集工作站（Host Computer）：采集工作站接受各种信号，包括数字方式和模拟方式，并统一向数
采总线发送数字数据。
3系统主要硬件配置
3.1 数采柜
数采柜安置在设备间内，并且包含了很多用来测量和控制的电气设备。
数采
系统仪表柜中的各种测量设备可以不間断地扫描来自发动机和车台的温度、压力、推力、转速及振动等测试参数的信号。
信号通过数采主机处理并显示在控制间的
控制台上。
3.2 控制台
控制台包含有油门杆控制面板、ETF站、四台CCTV显示器、5台试车控制电脑、对讲机基站，CCTV控制键盘等几个重要的部分组成。
3.3 28VDC电源配电箱
28VDC电源配电箱通过28V直流电源获取电源，并通过断路器给各个系统和
设备供电。
FCS（设备控制系统）会监视除30A主断路器以外的每一个断路器。
断路器CB1-CB16若打开将报告电源丢失。
配电箱中含有4路直流电流传感器，
用于测量供向发动机的电流，例如点火电流。
3.4 400Hz电源配电箱
400Hz电源配电箱通过28VDC电源配电模块获取电源，并给发动机点火系统、ARINC SYR和RVDT面板供电。
到推力台架的独立电路是由PLC控制的，并且FCS
系统监视每一个断路器。
3.5 测量系统
测量系统里面有溫度热电偶测量模块（EX1000A-TC）、温度热电阻测量模块（Gantner）、气体压力测量模块（9116 Scanner）、液体压力测量模块（Honeywell Wet Transducer）。
①热电偶测量模块：EX-1000扫描阀用于热电
偶温度测量，每个模块有48个可配置偶型的通道，共9个模块。
热电偶通道的
检查校验使用多功能校验仪;在通道检查端插座处输入相应偶型的信号，同时在
数采界面上检查通道及显示值是否正确。
②热电阻测量模块：Gantner扫描阀用
于热电阻温度测量，每个模块有4个通道，共13个模块。
热电阻通道的检查校
验使用精密电阻箱，在通道检查端正确连接电阻箱，并按照电阻类型设置相应温
度对应的阻值，同时在数采界面上检查通道及显示值是否正确。
③气体压力测量
模块：9116气压扫描阀用于气体压力测量，每个模块有16个通道，共24个模块。
气体压力通道的检查校验使用压力校验仪，在通道检查端按照量程输入相应的气
体压力，同时在数采界面上检查通道及显示值是否正确。
④液体压力测量模块：FP2000液体压力变送器用于液体压力测量，共39个液压传感器，液压测量箱位
于发动机同一水平线上的试车间墙面上。
另外燃油计量系统及推力校准系统各有
一个液压传感器装置。
同气压通道的检查一样，液压测量通道的检查校验也是使
用压力校验仪，在通道检查端按照量程输入相应的压力，同时在数采界面上检查
通道及显示值是否正确。
5 结束语
数据采集与控制系统承担着试车控制及数据采集、分发分析和存储等任务，
是所有机电设备设施的“灵魂”。
航空发动机试验测试通道数高达上千个，信号
类型囊括压力温度、转速流量、应力振动等多种信号。
因此，依托民用航空发动
机研制这一契机，吸收国外的先进设计理念，开发一款紧密结合民机航空发动机
整机试验需求的数据采集与控制软件符合当前的产业发展趋势。
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