時間：2023-03-22 17:46:49
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航空發(fā)動機強度計算作為專業(yè)必修課，從航空發(fā)動機中抽象出葉片、盤等結(jié)構(gòu)，建立模型，開展結(jié)構(gòu)的應力計算和強度分析，較為艱澀、枯燥，采用傳統(tǒng)的板書教學模式，教師對于說明復雜的零部件結(jié)構(gòu)和受載形式往往力不從心，此外，傳統(tǒng)的教學方法還受到課堂板書時間、教學語言、課堂紀律等不利因素影響，從而影響學生聽課的積極性，教學的進度和教學的質(zhì)量。與板書教學相比，教師使用多媒體課件時，學生往往會表現(xiàn)出較大的興趣。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計，同樣的內(nèi)容，視聽結(jié)合記憶效果比只憑看提高40%，多媒體教學正是實現(xiàn)視聽結(jié)合的有效手段。因此，在發(fā)動機強度計算的教學過程中，采取多媒體輔助教學可以達到提高教學效率、吸引學生專注度、加深學生理解力等積極的作用。多媒體教學是指通過計算機把多媒體的符號、文字、公式、圖像、聲音、動畫等各個要素按教學要求進行有機組合，并采用投影屏幕的形式顯示出來，結(jié)合教師的講解和引導達到合理教學過程的目的。多媒體教案與傳統(tǒng)書面教案相比，更加美觀、生動。對于發(fā)動機強度計算這類具有內(nèi)容抽象而又復雜的課程，具有明顯的教學效果。多媒體教學與傳統(tǒng)教學方式相比具有以下優(yōu)點。
1.多媒體教學具有生動、形象、具體可感的特點，可以解決板書不易表達的內(nèi)容，抽象問題直觀化，創(chuàng)建生動的表象。
2.多媒體教學集聲音、影響、圖片、文字、動畫于一體，能夠充分調(diào)動學生的感官系統(tǒng)，極大提高學生的課堂學習興趣和專注度，激發(fā)學生學習的主動性，活躍課堂氣氛。
3.多媒體教學具有知識容量大、信息量多等特點，提高單位時間授課信息量，有利于學生拓寬知識視野。
4.多媒體教學事先組織好的教學內(nèi)容，有利于節(jié)約教師板書時間，使得教師更加靈活地控制教學節(jié)奏、設(shè)計教學過程、提高教學效率，同時降低教師上課的強度，避免重復板書這種機械的體力勞動。
二、多媒體教學的注意事項
隨著微機和多媒體技術(shù)的發(fā)展和普及，多媒體教學正逐步取代傳統(tǒng)的教學方式，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示高等教育80%以上的老師已經(jīng)視多媒體為必不可少的教學工具。然而，多媒體教學只是一種教學手段，如何合理地使用多媒體技術(shù)提高教學質(zhì)量一直是眾多教師所關(guān)注的重點。
（一）多媒體教學具有眾多優(yōu)勢，但是使用不當，會存在以下問題
1.教師過多依賴多媒體教件，照本宣科，忽略課前備課，對講課內(nèi)容不熟悉。多媒體課件中已經(jīng)事先設(shè)計好講課的文字、圖片和公式等內(nèi)容，容易導致教師輕視課前備課，導致在課堂上對所講授內(nèi)容不熟悉。
2.采用他人多媒體課件，生搬硬套，缺少教師作為教學主體對課程的思考。現(xiàn)在多數(shù)課程都采用了多媒體課件，教師也可能通過很多途徑獲得相關(guān)課程的多媒體課件，直接使用他人課件就可能導致教師缺乏對所授課程的積極思考和講課方式的精心設(shè)計。
3.多媒體教件成為教師講解演示的工具，缺少師生之間的互動，會導致學生過于被動地接受知識，甚至缺乏學習的興趣。
4.多媒體教件華而不實，分散學生注意力。多媒體教件可以穿插聲音、影像、圖片，建立一個豐富多彩的立體課堂。但是，多媒體教件也同時可能存在過度使用聲、光、影，從而沖淡教學的主要內(nèi)容，同時分散同學的注意力。
5.多媒體教件的優(yōu)點之一是知識容量大、信息量多，然而使用不當也會使得這一優(yōu)點變成缺點。單頁信息量大，重點不突出，也可能導致授課速度過快的缺點。
（二）教師在多媒體教學的過程中，有必要注意以下幾點，才能更好地發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢
1.使用多媒體課件，應在課前對多媒體課件和教材充分熟悉，對內(nèi)容了然于胸，并合理板書，引起學生積極性，發(fā)揮教師在教學過程中的主導作用。
2.多媒體課件中，注意課程內(nèi)容的貫穿和表達。多媒體課件的內(nèi)容安排要站在學生的角度來思考，每幅畫面的出現(xiàn)要符合學生的學習思維習慣。如：逐條顯示畫面的信息，做好前后承接，圖形配以一定的關(guān)鍵文字進行說明，公式的推導要像寫板書一樣逐條出現(xiàn)。
3.教師和學生同為主體，互動教學。避免教師在上面不停地講，學生在下面沉默地聽。在多媒體課件設(shè)計過程中，要實現(xiàn)分步提示，要適時地拋出問題，引導學生跟著教師的思路走，引導和指導學生主動學習，對學生的疑難問題及時反饋、及時解決。
4.畫面簡潔，只顯示相關(guān)信息。要重視心理學中的有意注意和無意注意規(guī)律，減少在課件中與教學內(nèi)容無關(guān)系的圖像、音樂、動畫等，否則會使學生把更多的無意注意放在畫面和音樂上，無法專心于真正需要他們關(guān)注的教學內(nèi)容，教學效果大打折扣。因此，不要在多媒體課件上使用不必要的圖像或動畫裝飾。
5.課件上的信息要簡單、準確、明了，突出重點，避免把整段文字搬上屏幕，導致學生來不及看，引起厭煩情緒。講課注意節(jié)奏，快慢結(jié)合，對于內(nèi)容簡單的要加快節(jié)奏，重點、難點要慢講，從而加深學生對所學知識的理解與消化。由此可見，雖然多媒體教學有著傳統(tǒng)教學不可比擬的優(yōu)點，合理運用多媒體手段可以提高教學效果，但是多媒體教學并非是改善教學效果的唯一途徑和手段，不能因為其優(yōu)點而完全拋棄板書等傳統(tǒng)教學手段。更為理智的做法是針對不同的教學內(nèi)容，采取與之相應的教學手段，綜合利用各種教學方式，取長補短，相輔相成，從而達到提高教學效果的最終目的。
三、《航空發(fā)動機強度計算》課程中多媒體教學與傳統(tǒng)教學相結(jié)合
關(guān)鍵詞：發(fā)動機控制系統(tǒng) 模擬仿真 優(yōu)化設(shè)計
中圖分類號：V233.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0210-02
1 研究背景
研究目的：針對航空發(fā)動機控制部件進行實體建模，建立部件數(shù)據(jù)庫，包含部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)與控制特性；并搭建控制系統(tǒng)工作特性的仿真平臺，能方便地組建控制系統(tǒng)與分析系統(tǒng)的工作特性，并對系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，服務(wù)于教學實踐。
研究意義：航空發(fā)動機的發(fā)動機性能計算機仿真不僅能夠指導發(fā)動機設(shè)計、縮短研制周期、節(jié)約經(jīng)費，而且具有良好的可控性、可觀性、安全性、重復性和經(jīng)濟性等特點。建立合理、準確的航空發(fā)動機工作過程的數(shù)學模型是發(fā)動機性能仿真的基礎(chǔ)，建立適合于各種仿真目的的發(fā)動機仿真模型是仿真試驗與分析的關(guān)鍵。
2 發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系部件及系統(tǒng)
2.1 動態(tài)特性
根據(jù)航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的工作原理，構(gòu)建轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的原理圖。
當系統(tǒng)的輸入量不變，只考慮干擾量時，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為
2.2 穩(wěn)態(tài)特性
穩(wěn)態(tài)的誤差是控制系統(tǒng)準確度的一種量度，是控制系統(tǒng)性能的一項重要指標。在航空發(fā)動機控制系統(tǒng)中，由于發(fā)動機的外界條件經(jīng)常發(fā)生變化，系統(tǒng)要在頻繁的干擾輸入下工作，因此，對干擾恢復穩(wěn)定時，輸出量的給定值與實際值的偏差。但作為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析，需要討論系統(tǒng)輸入和干擾輸入兩種情況。
主要根據(jù)終值定理：
假設(shè)系統(tǒng)的干擾輸入為零，即，誤差傳遞函數(shù)為
系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為
系統(tǒng)對單位階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為零，對單位斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為常數(shù)。
2.3 控制系統(tǒng)模型建立
使用AMESim對航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模仿真過程中，首先基于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)原理圖，經(jīng)對原理圖及工作過程分析，確定對建模仿真具有重要作用的系統(tǒng)關(guān)鍵元件；其次，根據(jù)各元件特點將調(diào)節(jié)器主要元件分類為機械元件、液壓元件等；然后針對不同類別，對各元件采取相應的建模方法分別進行建模；最后，再根據(jù)原理圖連接各關(guān)鍵元件，構(gòu)建調(diào)節(jié)器模型。建模過程的主導思想是力求為用戶提供元件盡可能多的輸入?yún)?shù)，并具有盡可能準確的數(shù)學模型[1]。
3 控制系統(tǒng)的優(yōu)化
對于控制系統(tǒng)的優(yōu)化，根據(jù)性能的指標要求對系統(tǒng)性能的參數(shù)進行調(diào)整。其中，系統(tǒng)不可調(diào)整參數(shù)為油泵參數(shù)K3=1.0，K4=1.0；發(fā)動機參數(shù)TE=0.9s，KE=0.23[2]，見表1。
通過參數(shù)的調(diào)整得到不同的單位階躍響應曲線、單位脈沖響應曲線、系統(tǒng)的Bode圖以及系統(tǒng)根軌跡圖（見圖1），對在不同參數(shù)下的穩(wěn)定性、靈敏性、系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性和閉環(huán)系統(tǒng)的時域響應特性，進行分析，找到并得出最合適的控制參數(shù)。
發(fā)動機的動態(tài)特性隨發(fā)動機的工作狀態(tài)和飛行條件改變而改變。高空低速飛行并且發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)工作時，發(fā)動機的動態(tài)性能最差。因此，在完成設(shè)計狀態(tài)下的系統(tǒng)性能分析檢查后，必須在各種飛行條件下，對發(fā)動機的各種工作狀態(tài)進行系統(tǒng)仿真，并按性能指標定量檢查仿真結(jié)果。若性能不滿足要求，應重新調(diào)整參數(shù)值，直至滿足性能指標要求為止。如果調(diào)整參數(shù)值仍不能達到要求，應重新修改校正裝置結(jié)構(gòu)或重新設(shè)計。
4 發(fā)展的前景以及優(yōu)勢
目前研發(fā)的航空發(fā)動機控制部件及系統(tǒng)仿真教學平臺主要是針對單轉(zhuǎn)子噴氣式發(fā)動機的研究，對于目前新一代航空發(fā)動機采取的控制手段是電子控制技術(shù)，即全權(quán)限數(shù)字發(fā)動機控制器FADEC。數(shù)字電子控制器能夠進行復雜運算，實現(xiàn)更為復雜的控制規(guī)律，可以布置更多的發(fā)動機載傳感器，用于監(jiān)控發(fā)動機工作狀態(tài)并且能使發(fā)動機控制系統(tǒng)具備故障診斷和故障重構(gòu)能力，大大提高可靠性，實現(xiàn)發(fā)動機自適應控制[3]。
5 結(jié)語
該文研究的主要內(nèi)容包括：首先，分析了航空發(fā)動機控制系統(tǒng)建模仿真技術(shù)的發(fā)展情況；其次，分析研究了液壓機械式發(fā)動機及其轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的組成及工作原理，并對帶比例反饋的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的組成及工作原理進行了詳細的分析研究；再次，提出了基于AMESim的航空發(fā)動機燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模仿真研究方法；緊接著使用該建模方法對液壓機械式發(fā)動機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)進行了建模；最后，對開環(huán)、閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)性能分析研究，并對“軟參數(shù)”流量系數(shù)的計算及變化情況進行詳細的分析研究并得到單位階躍響應曲線、單位脈沖響應曲線、系統(tǒng)的Bode圖以及系統(tǒng)根軌跡圖。
該文所建立的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)仿真平臺，通用性強，使用靈活，利用此控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)各種發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的仿真。在已研發(fā)的航空發(fā)動機控制部件及系統(tǒng)仿真教學平臺的基礎(chǔ)上進行完善、改進，將航空發(fā)動機電子控制技術(shù)引入進該仿真教學平臺去，拓展航空發(fā)動機控制部件及系統(tǒng)仿真教學平臺的應用范圍，有利于更好地理解、學習航空發(fā)動機的工作原理。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】綜合化；航空發(fā)動機控制；課程改革；民航
“大學課程綜合化既是現(xiàn)代社會和當代科技日趨綜合的反應，又是大學與社會發(fā)展日益密切的結(jié)果，更是高等教育內(nèi)部發(fā)展的邏輯要求”[1]。當前，快速發(fā)展的中國民航要求建設(shè)適應民航強國需要、支撐現(xiàn)代民航教育體系的人才培養(yǎng)體系和科技創(chuàng)新體系，從而不斷提升為行業(yè)和社會發(fā)展服務(wù)的能力。在此背景下，為改進飛行器動力工程專業(yè)本科學生的培養(yǎng)質(zhì)量，促進教育教學質(zhì)量的提高，進行了航空發(fā)動機控制課程綜合化改革的探索與實踐。
1課程改革的歷史必然性分析
中國民航大學的飛行器動力工程專業(yè)是一個主要面向航空維修領(lǐng)域的特色專業(yè)。成立六十多年來，一直緊密貼近民航發(fā)展，在課程設(shè)置上也體現(xiàn)了行業(yè)需求，其中的航空發(fā)動機控制課程就是這樣的一門課程，主要講授發(fā)動機控制系統(tǒng)基本部件的工作原理、控制特性，以及典型民用航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的組成及功能特點等，希望學生能夠通過本課程的學習，掌握基本的控制原理，熟悉民航主力機型控制系統(tǒng)的工作特點。在近年來的授課過程中，發(fā)現(xiàn)了一些新的問題需要加以解決，主要體現(xiàn)在：
1.1近年來民航主力機型的控制系統(tǒng)已經(jīng)由傳統(tǒng)的液壓機械式控制系統(tǒng)全面更換為全權(quán)限的數(shù)字式電子控制系統(tǒng)（FADEC），在控制部件的工作原理、系統(tǒng)功能及運行模式上都體現(xiàn)除了與過去截然不同的特點，尤其是大量電子技術(shù)的引入，使得發(fā)動機控制課程融合了機械、液壓、電子、流體力學、傳熱等多學科的知識，體現(xiàn)了綜合化的特點，對教師教學提出了更高的要求。
1.2行業(yè)快速發(fā)展過程中引入了大量的先進發(fā)動機機型，要求學生在使用過程中快速掌握其工作特點。這就要求在課程內(nèi)容上，體現(xiàn)知識的廣度，并且貼近民航實際，在原理講授中要有針對性，講解過程簡單易懂。
1.3二十一世紀的高等教育越來越重視創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，由于信息科技的大量應用，使得學生可以在短期內(nèi)獲得大量的信息，此時更為重要的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新型思維以及綜合運用知識的能力，因此課程設(shè)置一定要有利于學生思維廣度、深度及靈活性的發(fā)展[2]。
1.4行業(yè)需求導致的學生擴招帶來了教學資源的緊張，而與此同時需要進一步地培養(yǎng)學生的動手實踐能力，因此在課程講授中除了要體現(xiàn)現(xiàn)動機控制的特點，也要與時俱進地在教學資源配置上，尤其是在教學實驗、教學的方法手段上作出改變。
2改革的具體措施
針對航空發(fā)動機控制課程出現(xiàn)的問題，決定針對此課程開展綜合化改革。關(guān)于課程的綜合化，研究者形成了以下幾方面的認識：第一種是“學科之間的綜合”說，既包括課程體系的綜合化，也包括課程內(nèi)容的綜合化，還要從課程目標、學習活動方式、甚至從課程的教學組織形式進行整體分析并加以綜合，形成一個有機系統(tǒng)；第二種是“學科、社會和學習者之間的綜合”說，即課程綜合化泛指課程組織結(jié)構(gòu)中各要素（學科、社會、學習者）之間的各種各樣的橫向關(guān)系或聯(lián)系。
航空發(fā)動機控制課程綜合化改革的具體措施包括：
2.1課程知識點的綜合化。
課程的綜合化就是要強調(diào)學科領(lǐng)域之間的聯(lián)系和一致性，避免由于過早或過分地強調(diào)各個領(lǐng)域的區(qū)別和界限，而導致的課程之間的彼此孤立、相互重復或脫節(jié)的狀態(tài)。為了完成航空發(fā)動機控制課程內(nèi)容的綜合化，首先明確了綜合化的目標是統(tǒng)整各相關(guān)學科知識，通過學生的關(guān)聯(lián)式、研究式、體驗式等綜合化學習，克服分科課程的局限。之后，通過對航空發(fā)動機控制課程的前置課程和后續(xù)課程知識點的梳理，明確具體講授的知識點，并在課程設(shè)置上進行了合并，主要是合并了自動控制原理課程，對自控原理相關(guān)的內(nèi)容依照實際需求進行了刪減，僅保留卻為授課所需的內(nèi)容。另外加大了控制系統(tǒng)特點的總結(jié)，有意識地減少課程講授的機型數(shù)量，減少學生負擔，給學生更多的自主學習時間和內(nèi)容。最終，通過知識點的整理，整個控制類課程的授課學時由原先的108課時縮減為54學時。
2.2課程與行業(yè)的綜合。
行業(yè)需求一直是引領(lǐng)課程改革的方向標，當前的航空維修工作對機務(wù)人員綜合運用知識和技能的要求增高；此外，為了能使得大學更好地為社會服務(wù)，需要開展課程與行業(yè)的綜合工作。在本課程的授課中，尤其是在典型發(fā)動機控制系統(tǒng)的講授中，引入了航空公司所使用的培訓教材，包括其所應用的CBT（計算機輔助訓練）軟件，同時引入企業(yè)或培訓單位有經(jīng)驗的一線工作人員進課堂，為學生帶來一手的技術(shù)資料。此外，還注重加大學生企業(yè)實踐的比例，使得學生在實習的過程中消化理解課堂講授的知識。當前，正在結(jié)合卓越工程師計劃的開展，力圖開門辦學，進一步夯實學生的理論基礎(chǔ)、實踐技能。
2.3課程與學生的綜合。
在新世紀里，人的全面發(fā)展包括四層內(nèi)涵：完整發(fā)展、和諧發(fā)展、多方面發(fā)展和自由發(fā)展[3]。傳統(tǒng)的大學課程設(shè)置和傳授都是以分科課程為主導的，很難實現(xiàn)人的這種全面發(fā)展的需要，會導致人的發(fā)展的片面化。因此在航空發(fā)動機控制課程的綜合化改革中，要改變課程分割的局面，同時要大力轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)單向的以教師為中心的授課方式，轉(zhuǎn)為以學生為主的課程學習。具體措施除了課程內(nèi)容的綜合外，還體現(xiàn)在小班授課和借用網(wǎng)絡(luò)平臺進行溝通交流，組織學生進行現(xiàn)場教學和體驗式的教學。通過大作業(yè)的方式，組織學生進行科研課題形式的思考和研究，使得其能綜合運用所學的內(nèi)容。
2.4課程與教師的綜合。
隨著課程綜合化改革的推廣與深入，教師教學能力及其結(jié)構(gòu)的更新和提高，已經(jīng)成為教育改革面臨的重要問題。總之，“課程改革需要教師提高教學能力”[4]。在課程改革中，教學過程的不確定性對教學提出了更高的要求，由于學生成為學習的主體，教師更應關(guān)注學生的個別化發(fā)展；改變課堂學習方式，探究與合作成為師生教學活動的主體；課堂應該更為的開放[5]。綜上，在實際的課程綜合化改革中，除了通過培訓、交流、講義編寫、課程開發(fā)等工作，逐漸提高老師的專業(yè)技能外，還需要教師把教學內(nèi)容和教學方法手段有機的結(jié)合起來，整合教學內(nèi)容和教學方法，靈活運用多種教學策略，開發(fā)課程資源，引導學生學會學習，并整合相應的教學環(huán)境[6]。在航空發(fā)動機控制課程綜合化改革中，為了營造這種環(huán)境，專門在專業(yè)教室內(nèi)進行授課，綜合運用網(wǎng)絡(luò)、多媒體、控制部件實物等啟發(fā)和引導學生學習和思考。
2.5教學與科研的綜合。
科研與教學是高等學校的兩個重要職能。高等學校一方面通過科學研究探索真理，發(fā)展知識，構(gòu)成了社會發(fā)展的思想庫；一方面通過教學挖掘和開發(fā)人的潛在能力，為社會發(fā)展積累有知識和創(chuàng)造性的人力資本。但在高等教育的實踐過程中，如何處理教學與科研的關(guān)系卻一直是一個重要的命題[7]。因此在航空發(fā)動機控制課程的綜合化改革中，有意識地將教學與科研進行了綜合，在教材的編寫、實驗室的建設(shè)過程中，將最新的科研成果引入了教堂，使得學生能夠接觸到最新的科研進展；另外還通過引入科研機構(gòu)的教師參與授課，將名師帶入課堂，也促進了知識內(nèi)容與體系的更新；同時，對在教學過程中發(fā)現(xiàn)的有科研潛力和興趣的學生，也適當分配了一些科研輔助工作，注重在科研過程中培養(yǎng)其能力和興趣。
3綜合化改革實踐與分析
目前，航空發(fā)動機控制課程的綜合化改革已經(jīng)在試點班進行了一輪的授課，各項措施得到了落實，在實踐過程中，通過對綜合化改革的反思，得到了以下看法。
3.1包括綜合化改革在內(nèi)的課程改革是一個長期化的過程，需要教師、學生及教務(wù)工作者在一輪一輪的授課中動態(tài)地處理遇到的問題，只有堅持以學生為中心的思想，堅持提高教育教學質(zhì)量這一根本性目標，才能解決前進中遇到的困難，并且要得到更廣泛的參與和支持，不僅僅是來自教師的力量，更重要的還得有行業(yè)和科研機構(gòu)的支撐，才能使得課程在瞬息萬變的時代中歷久彌新。
3.2綜合化改革中需要進一步地更新思想觀念，打破本位意識，打破課程與課程間的孤立和隔離，打破學校與社會和行業(yè)間的距離，融合教學與科研，真正地實現(xiàn)課程的綜合化。
3.3在改革中要不斷地加強師資隊伍的建設(shè)。可以說教師是主導改革進程的參與者，但更應該成為領(lǐng)導者，只有教師能力上去了，才能更好地建設(shè)包括教材、實驗室在內(nèi)的教學資源，才能在課堂上有意思的引領(lǐng)學生，才能真正地將改革的意圖貫徹好，將改革的目標實現(xiàn)好。
3.4高等學校的課程改革，尤其是一些主干核心課程的改革要慎之又慎，本著對學生負責的態(tài)度，要量力而行，扎扎實實地推進，可以考慮的是以試點班的形式進行驗證后再進行推廣。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機 軸承 故障
中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00
在飛機發(fā)動機中，最關(guān)鍵的零部件之一是主軸軸承，根據(jù)統(tǒng)計，主軸軸承故障占飛機機械故障的60%以上，因此，主軸軸承故障定期檢查和及時排除對飛機的性能和飛行安全有著直接影響，對提高飛機運行的可靠性、降低維修費用也起到重要作用。
發(fā)動機軸承故障檢查儀通過檢測和分析航空發(fā)動機手動轉(zhuǎn)子試車時的軸間和其他滾動軸承的振動值，結(jié)合監(jiān)聽耳機聲音的來判斷軸承是否存在故障以及進行故障定位。
1 項目方案
發(fā)動機軸承故障檢查儀采用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)電路設(shè)計分為5個模塊，即信號輸入模塊、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示驅(qū)動模塊和電源模塊。在分別規(guī)定其相互間的接口信號及要求后，對5個模塊進行設(shè)計，并按接口要求完成整個產(chǎn)品的整合與測試。其模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 硬件設(shè)計
2.1 信號輸入模塊與信號調(diào)理模塊
信號輸入模塊實現(xiàn)振動信號的采集、放大與放大比例選擇，與信號調(diào)理模塊接口，并對信號按照用戶的選擇進行調(diào)理。
信號放大器根據(jù)用戶選擇的“1：1”或“1：10”開關(guān)設(shè)定合適的放大倍數(shù)；濾波器的截止頻率可以通過編程來設(shè)定，這樣可以實現(xiàn)用戶對工作頻段的選擇；系統(tǒng)采用AD公司的AD736 有效值轉(zhuǎn)換器將振動加速度信號轉(zhuǎn)換成有效值信號；AD轉(zhuǎn)換器 采用AD公司的7822，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸給處理模塊。
2.2 數(shù)據(jù)處理模塊
數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)頻率選擇按鈕選擇的頻段對濾波器的截止頻率進行設(shè)定，同時發(fā)送控制信號給AD轉(zhuǎn)換器，接收AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，進行振動加速度有效值的百分比轉(zhuǎn)換后，發(fā)送控制信號給LED驅(qū)動電路。
2.3 顯示驅(qū)動模塊
該模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊計算的結(jié)果點亮相對應的發(fā)光二極管，用來表示振動加速度的有效值大小，同時驅(qū)動用來指示用戶所選擇頻段的發(fā)光二極管。該模塊還將調(diào)理和匹配后的振動信號輸出到耳機，供判斷故障使用。
由于需要驅(qū)動的發(fā)光二極管較多，設(shè)計對單片機的IO口進行了擴展，擴展后驅(qū)動模塊可以滿足驅(qū)動發(fā)光二極管的需要。
2.4 電源模塊
電源模塊主要功能是在面板電源按鈕被按下后后，由按鈕控制芯片輸出使能信號，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器開始工作，提供給電路+5V和-5V的穩(wěn)定電壓。當面板電源按鈕再次按下后，按鈕控制芯片切斷DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作。
3 軟件設(shè)計
軟件為單片機程序，采用C語言進行設(shè)計，軟件的框圖如圖2所示。
4 測試情況
發(fā)動機軸承故障檢查儀測量數(shù)據(jù)見表1。
由表中數(shù)據(jù)可以看出，實測結(jié)果均與理論數(shù)值相符，該設(shè)備達到了設(shè)計要求。
5 結(jié)語
發(fā)動機軸承故障檢查儀操作簡單、使用方便、性能穩(wěn)定，為發(fā)動機維護提供了可靠的保證，目前已應用到了某型飛機發(fā)動機的軸承故障檢測中。該設(shè)備還可擴展應用于燃汽輪機和其它機械手動轉(zhuǎn)子試車時的軸間和其它滾動軸承的振動檢測。
[關(guān)鍵詞]航空發(fā)動機 地面起動 供油量 起動時間
中圖分類號：V235.13 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）13-0123-01
1 起動過程簡介
航空發(fā)動機從零轉(zhuǎn)速加速到慢車轉(zhuǎn)速的過程稱為起動過程。發(fā)動機的地面起動一般包含以下三個階段[1]，第Ⅰ階段：燃燒室點火燃燒之前，在起動機的輔助下，將發(fā)動機的轉(zhuǎn)子加速接近至點火轉(zhuǎn)速。當高壓轉(zhuǎn)速到達時，向燃燒室中噴入燃油并點燃。第Ⅱ階段：待燃燒室內(nèi)燃油點燃形成穩(wěn)定的火源之后，渦輪便開始進入工作狀態(tài)，發(fā)出功。第Ⅲ階段：當發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到時，渦輪的輸出功率已明顯遠大于壓氣機所需要的功率，此時，可以斷開起動機與發(fā)動機之間的聯(lián)接，發(fā)動機依靠渦輪的扭矩獨自將發(fā)動機從加速到慢車轉(zhuǎn)速，至此，完成發(fā)動機的整個起動過程（圖1）。
2 起動油量對發(fā)動機起動情況的影響
從式中可見，某型發(fā)動機轉(zhuǎn)速與油量呈函數(shù)關(guān)系，對其地面起動過程來說，選擇合適的起動供油規(guī)律至關(guān)重要。
試驗在地面環(huán)境溫度達到36～38℃時進行，當大氣溫度較高時[2]，雖然滑油、燃料的物理性質(zhì)變化都會更有利于起動，但由于空氣流量的減小，燃燒室內(nèi)容易形成過分富油燃燒，從而導致溫度過高。故高溫條件下對起動油量的考核最苛刻，起動油量選擇不恰當極易導致溫度上升過快而超溫。
3 試驗結(jié)果分析
3.1 試驗方法
試驗設(shè)計過程中盡量避免其他因素對試驗的影響，僅分析起動供油量對發(fā)動機起動的影響。試驗點選擇過程中盡量保證環(huán)境溫度和壓力變化不大。
起動過程中起動機脫開的邏輯是：起動到達一定時間或者發(fā)動機n2轉(zhuǎn)速大于一定值。發(fā)動機起動試驗過程中，為了避免起動機功率影響，起動過程中盡量保證起動機進口空氣參數(shù)一致。
試驗過程中選擇4種供油規(guī)律，通過分析4種供油規(guī)律的起動機脫開轉(zhuǎn)速、起動機脫開時的排氣溫度、起動過程中最大的排氣溫度和起動時間來分析起動油量對地面起動的影響。
3.2 試驗結(jié)果分析
由于在高溫天氣起動，起動過程中起動時間較長，4種方案的起動機脫開均為時間脫開。
a）方案1
選擇起動油量為下圖2中方案1。起動過程中，轉(zhuǎn)速上升緩慢，起動機脫開轉(zhuǎn)速為41.2%，后3階段排氣溫度上升至接近起動極限排氣溫度，S后停止起動發(fā)動機。
從起動不成功的現(xiàn)象看，2階段起動機脫開時排氣溫度為4方案中最高，可見起動前期溫度上升較快，而后期排氣溫度上升至其起動排氣溫度最大值，故將起動供油規(guī)律調(diào)整為方案2，在原始供油基礎(chǔ)上2階段段減6%油，控制前期過快上升的溫度；對起動機脫開后3階段油量也進行更改，減4%油，抑制排氣溫度上升。
b）方案2
采用方案2后再次起動，發(fā)動機起動成功，起動機脫開時轉(zhuǎn)速48.4%，較方案1有明顯提高，脫開時排氣溫度降低23℃，但起動過程中最大排氣溫度接近極限溫度，起動時間82s。從起動機脫開加速至慢車轉(zhuǎn)速時間（起動3階段）為32s，后期發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升緩慢，起動時間仍較長，排氣溫度最大值也較高。
c）方案3
方案2雖然能夠起動成功，但其排氣溫度在起動機脫開時已經(jīng)較高，最大排氣溫度接近極限，起動時間較長。故采用方案3，2階段在方案2的基礎(chǔ)上再減4%的油量，抑制前期過快排氣溫度增長；起動機脫開后發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升緩慢，在起動3階段增加油量。從表1中可知，采用方案3后起動發(fā)動機成功，起動時間縮短3s，排氣溫度最大值比方案2高5℃，起動機脫開轉(zhuǎn)速為45.1%，脫開時排氣溫度比方案2低31℃，起動時間縮短2s，從起動的情況來看，采用方案3后，雖然起動機脫開時排氣溫度較低，起動2階段轉(zhuǎn)速上升較慢，起動時間較長。而發(fā)動機排氣溫度在3階段上升過快，起動后段增加油量不可行。
d）方案4
方案4相對方案1在起動2階段減小5%左右，起動機后段后油量和方案1相同。發(fā)動機起動成功，起動時間較方案2減少6s，起動排氣溫度最大值較方案3減小29℃，起動機脫開轉(zhuǎn)速47.4%，脫開時排氣溫度減小11℃，相較與其他幾次規(guī)律較好。
方案4減少了2階段段供油量，抑制了前期過快增長的溫度，同時又不至于使轉(zhuǎn)速上升過慢，使排氣溫度控制在較為合理的范圍內(nèi)；在3階段期的供油與方案1相同，使起動機脫開后渦輪帶轉(zhuǎn)階段轉(zhuǎn)速上升在合適范圍之內(nèi)（表1）。
4 結(jié)論
通過實驗得到以下結(jié)論：
a）對于起動供油規(guī)律為轉(zhuǎn)速-油量規(guī)律的發(fā)動機，合適的起動供油規(guī)律至關(guān)重要，選擇合適的起動供油規(guī)律能有效的降低排氣溫度最大值，縮短起動時間；
b）所選擇的4個方案中4號方案起動時起動油量較為合適，抑制排氣溫度過快上升，發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升快，起動時間短。
參考文獻
Li Bifeng；Li Furong；Di Yazhou；Wang Xiaofei
（Naval Aeronautical and Astronautical University Qingdao Branch，Qingdao 266041，China）
摘要：為了挖掘隱藏在飛參數(shù)據(jù)背后的信息知識，應用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對航空發(fā)動機健康狀態(tài)進行判別研究。利用飛參數(shù)據(jù)中與發(fā)動機健康狀態(tài)相關(guān)的九個參數(shù)和典型的故障數(shù)據(jù)，分別建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和決策樹模型，通過結(jié)果的比較，確定了最佳分類預測模型。
Abstract: In order to tap the information and knowledge hidden behind the flight data, we use data mining technology to judge and research the health status of aero-engine. Making use of nine parameters and typical fault data related with engine health, the models of neural network and decision tree were established respectively, and the optimum model of classification and prediction was determined by comparing the results.
關(guān)鍵詞：飛參數(shù)據(jù) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 決策樹 Clementine
Key words: flight data；neural network；decision tree；Clementine
中圖分類號：V23文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）19-0019-02
0引言
飛參數(shù)據(jù)是由飛參采集記錄設(shè)備所記錄的與飛機飛行性能、設(shè)備狀態(tài)有關(guān)的實時飛行數(shù)據(jù)。主要用行事故調(diào)查、飛機設(shè)計、機務(wù)維修和飛行質(zhì)量評估。隨著參數(shù)量的增加，采樣率的提高，記錄時間的延長，飛參系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)量也急劇膨脹，為飛參工作人員利用地面數(shù)據(jù)處理軟件確定機載設(shè)備系統(tǒng)的故障以及幫助地勤維護人員視情維修帶來了巨大的挑戰(zhàn)。目前，各種飛參地面數(shù)據(jù)處理軟件依賴邏輯運算判據(jù)對機載設(shè)備的故障狀態(tài)定性進行描述，積累了海量的描述性故障數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在飛參數(shù)據(jù)智能處理中的應用帶來了廣闊的應用前景。
1基于發(fā)動機飛參故障數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘
數(shù)據(jù)挖掘是一個以數(shù)據(jù)為中心的循序漸進的螺旋式數(shù)據(jù)探索過程，主要包括業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準備、建立模型、方案評估和方案實施等多個階段。根據(jù)某航空部隊所反饋的有關(guān)飛參數(shù)據(jù)故障現(xiàn)象的描述，問題大多出在發(fā)動機上。因此，數(shù)據(jù)挖掘過程圍繞航空發(fā)動機的健康狀態(tài)進行，包括數(shù)據(jù)預處理、建立模型和結(jié)果分析三大環(huán)節(jié)。
1.1 數(shù)據(jù)預處理一般來說，在整個數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵤┻^程中，70%的工作量用于進行數(shù)據(jù)預處理，主要是提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。針對發(fā)動機健康狀態(tài)所描述的故障現(xiàn)象，涵蓋起飛階段、空中飛行階段以及著陸階段所出現(xiàn)的左發(fā)動機超轉(zhuǎn)、右發(fā)動機超轉(zhuǎn)、雙發(fā)超轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速相同情況下左發(fā)動機或右發(fā)動機排溫不正常、排溫相同情況下左發(fā)動機轉(zhuǎn)速或右發(fā)動機轉(zhuǎn)速不正常、左發(fā)動機或右發(fā)動機最高排溫偏低等方面。通過對所描述飛參故障數(shù)據(jù)的分析，發(fā)動機健康狀態(tài)y可定義為四個類別，即左發(fā)動機故障、右發(fā)動機故障、兩個發(fā)動機均故障、正常，分別用數(shù)值1、2、3、4表示（注意此處故障包括具有故障征兆的含義）。事實上，新生成的發(fā)動機健康狀態(tài)屬性y是對定性故障描述數(shù)據(jù)的一個定量處理。而依據(jù)故障現(xiàn)象描述及飛參判據(jù)從51個參數(shù)中篩選與發(fā)動機健康狀態(tài)有關(guān)的9個參數(shù)，分別為指示空速、左發(fā)排氣溫度、右發(fā)排氣溫度、左發(fā)高壓轉(zhuǎn)速、右發(fā)高壓轉(zhuǎn)速、左起落架放下、右起落架放下、襟翼放下25度、襟翼放下35度，用參變量xi（i=1，2，…，9）表示。經(jīng)過參數(shù)篩選和新屬性生成，接下來就需要對數(shù)據(jù)進行合并、抽樣處理。數(shù)據(jù)合并生成112901個樣本，抽樣后生成60411個樣本。數(shù)據(jù)預處理節(jié)點流程見圖2明確變量角色節(jié)點之前。
1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與決策樹算法作為數(shù)據(jù)挖掘算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與決策樹是常用的分類預測方法，其分類也甚多，這里主要介紹所使用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和決策樹中的C5.0算法。
BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種前饋式、多層、感知機網(wǎng)絡(luò)。圖1是含有一個隱層的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，輸入向量為X=（x1，x2，…，xn），輸出向量為Y=（y1，y2，…，ym）。
隱層的輸出Uj及網(wǎng)絡(luò)輸出yk的計算公式如下：
U■=f■w■x■+θ■ j=1，2，…，p（1）
y■=f■w■U■+θ■k=1，2，…，m（2）
式（1），（2）中，wij是輸入層與隱層的連接權(quán)值，wjk是隱層與輸出層的連接權(quán)值，f是（0，1）型Sigmoid激活函數(shù)，即：
f（z）=■（3）
網(wǎng)絡(luò)的確定主要由訓練數(shù)據(jù)對隱層的連接權(quán)值ωij、ωjk和閾值θj、θk進行調(diào)解，以達到最佳輸入輸出的映射關(guān)系。
決策樹是一個可以自動對數(shù)據(jù)進行分類的樹形結(jié)構(gòu)，是樹形結(jié)構(gòu)的知識表示，可以直接轉(zhuǎn)換成分類規(guī)則。決策樹算法是以一組樣本數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)的一種歸納學習方法，著眼于從一組無序、無規(guī)則的樣本數(shù)據(jù)中推理出決策樹表示形式的分類規(guī)則[1]。而C5.0作為決策樹算法之一，是C4.5的商業(yè)化版本，其核心與C4.5相同。下面對C4.5算法進行描述[2]：
輸入：R-候選屬性的集合（可以是連續(xù)值），C-分類屬性，S-訓練集。輸出：一棵決策樹。
方法：
①創(chuàng)建結(jié)點N。如果訓練集為空，則返回結(jié)點N并標記為Failure；如果訓練集中的所有記錄都屬于一個類別，則以該類標記結(jié)點N；如果候選屬性為空，則返回N作為葉節(jié)點，標記為訓練集中最普通的類。
②for each 候選屬性attribute_list。
③if 候選屬性是連續(xù)的 then 對該屬性進行離散化。
④選擇候選屬性attribute_list中具有最高信息增益的屬性D。標記結(jié)點N為屬性D。
⑤for each 屬性D的已知值di。由結(jié)點N長出一個條件為D=di的分支。
⑥設(shè)Si是訓練集S中剩的訓練樣本的集合。
⑦if Si為空。加上一個樹葉，標記為訓練集中最普通的類。
⑧else 加上一個由C4.5（R-{D}，C，Si）返回的結(jié)點。
1.3 Clementine建模及結(jié)果分析選擇Clementine12.0軟件作為數(shù)據(jù)挖掘工具，xi（i=1，2，…，9）為條件屬性，發(fā)動機健康狀態(tài)y為決策屬性，分別建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和決策樹模型，從60411個樣本中抽取70%的樣本作為訓練樣本，30%樣本作為檢驗樣本，執(zhí)行的結(jié)果作為結(jié)點加入數(shù)據(jù)流中。數(shù)據(jù)挖掘流程如圖2。條件屬性值經(jīng)[0,1]標準化處理后的決策樹分類預測結(jié)果見表1。其中1_Training 是訓練樣本，2_Testing是檢驗樣本，$C-故障類別是故障類別的預測值，$CC-故障類別是預測置信度。
表2給出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和決策樹分類預測精度的對比。通過比較可以看出，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和決策樹的分類預測精度都非常高，兩者差距不大，但是從執(zhí)行效率上相比，決策樹明顯優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，僅用時34秒，所以選擇決策樹作為航空發(fā)動機健康狀態(tài)的分類預測模型比較理想。
2結(jié)論
航空發(fā)動機作為飛機的核心部件，其健康狀態(tài)直接影響飛行質(zhì)量和飛行員的安全。通過對發(fā)動機飛參故障數(shù)據(jù)的分析處理可知，面對海量的飛參數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應用于航空發(fā)動機健康狀態(tài)的分類預測是可行且具有推廣價值的。
參考文獻：
[1]廖芹，郝志峰，陳志宏.數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)學建模[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.2.
[2]紀希禹.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.4.
Abstract： In this article， effective anti-interfere measures are found through practice and experiment on the multi-function test bed where multi -type models engine are tested， leading to breakthrough in solving signal interference. The successful application of
anti-inference technology has not only solved the problem of test bed construction but also formed a series of effective operable measures for the reference of peers.
關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動機；試車臺；抗干擾；信號；技術(shù)
Key words： aero-engine；test bed；anti-inference；signal；technology
中圖分類號：V263 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）27-0056-02
0 引言
某系列航空發(fā)動機配裝的綜合調(diào)節(jié)器對信號的處理一直存在一些干擾現(xiàn)象，嚴重制約科研生產(chǎn)過程，多年來一直沒有得到有效解決。在研究探索航空發(fā)動機綜合調(diào)節(jié)器調(diào)防干擾措施的基礎(chǔ)上，借助多年的多機種試車臺如何實現(xiàn)信號防干擾的經(jīng)驗，在某試車臺新增功能改造中，成功應用了抗干擾技術(shù)，最終驗證了這些措施的有效性和可行性。
1 信號干擾的類型
信號干擾主要分為電磁感應引起的磁耦合、靜電感應引起的電耦合、不同金屬接觸點產(chǎn)生的附加電勢、由于振動產(chǎn)生的干擾以及不同地電位引起的干擾。前四種屬于串模干擾，后者屬于共模干擾。大功率的變壓器、交流電機、電源周圍都存在有很強的交變磁場，導線處在這種變化的磁場中會產(chǎn)生感應電勢，通過磁耦合在電路中形成干擾叫磁耦合干擾。這種干擾信號與有用信號串聯(lián)，當信號源與測試設(shè)備相距較遠時，干擾越強烈。將導線遠離這些強用電設(shè)備，調(diào)整走線方向以及減小導線回路面積都能有效防止干擾。把兩根信號線以較短的結(jié)距進行絞合，干擾信號就能降為原有的1/10～1/100。導線之間存在著電容效應，由于某導線電位發(fā)生變化，相鄰的導線上的電位也發(fā)生變化。干擾源是通過電容性的耦合在回路中形成干擾，這種干擾叫電耦合干擾，如圖1。
發(fā)動機到綜調(diào)的線路就存在幾路高頻信號，互相之間就產(chǎn)生這種電耦合干擾，而且還很突出，是試車臺設(shè)備干擾的主要形式。把信號線扭絞能使電場在兩信號線上產(chǎn)生的電位差大為減小，采用靜電屏蔽后，能使干擾減小到1/100～1/1000。附加電勢干擾主要是由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢以及金屬腐蝕等原因產(chǎn)生的熱電勢，當它處于電回路時會成為干擾，這種干擾大多數(shù)以直流的形式出現(xiàn)，在接線端子板處容易產(chǎn)生熱電勢。目前試車臺綜調(diào)線路都要經(jīng)過端子板轉(zhuǎn)接，這種干擾也是存在的。目前，為了方便測量和施工，副屏柜內(nèi)仍然需要設(shè)計端子板方式走線，但為了保證電纜只允許在副屏柜內(nèi)斷一次，兩端要求屏蔽層在端子板處對接，要保證屏蔽層的覆蓋面積盡量最大。導線在磁場中運動產(chǎn)生感應電動勢，也同樣會產(chǎn)生干擾。因此在振動的環(huán)境中把信號導線固定是很有必要的。試車臺上振動較大，環(huán)境惡劣，選用合適的橋架走線及掛鉤捆綁固定走線有效消除這類干擾。工程中不同接地點之間往往存在電位差，尤其在大功率的用電設(shè)備附近，當這些設(shè)備的絕緣性能較差時電位差更大。這種地電位差有時能達1～10伏以上，它同時出現(xiàn)在兩個信號導線上，如圖2所示。這種干擾叫不同電位引起的干擾。
由于共模干擾和信號相疊加，不直接對測量設(shè)備產(chǎn)生影響。但能通過測量系統(tǒng)形成對地的泄漏電流，漏電流通過電阻的耦合就能直接作用于測量設(shè)備，產(chǎn)生干擾。試車臺上這種干擾較為突出，是我們研究的主要方向。
2 干擾的抑制方式
抑制干擾通常采用的方式有信號導線的扭絞、屏蔽、接地、平衡、濾波、隔離等方法。抑制串模干擾采用絞線、屏蔽、接地很有效，抑制共模干擾就是要保證單點接地，并要求接地點靠近系統(tǒng)地，而且接地可靠，有時候二次儀表“浮地”或者對設(shè)備進行兩層屏蔽也可以抑制共模干擾。如果將屏蔽層在信號側(cè)與儀表均接地，則地電位差會通過屏蔽層形成回路，由于地電阻通常比屏蔽層的電阻小的多，所以在屏蔽層就會形成電位梯度，并通過屏蔽層與信號導線間的分布電容耦合到信號電路中去，因此屏蔽層必須一點接地。
3 試車臺抗干擾措施
3.1 根據(jù)信號特點選擇優(yōu)質(zhì)合適的電纜 選用質(zhì)量好、品質(zhì)優(yōu)的航空專用電纜是抗干擾的基本基礎(chǔ)，針對試車臺特殊環(huán)境和線路的特殊性，消除耦合干擾最有效的辦法就是選用合適的屏蔽導線。比如：針對位移傳感器特殊信號，其激勵信號帶有溫度補償功能，需要選用三芯絞合屏蔽的航空電纜，其反饋信號是交流輸出，選用雙芯屏蔽線最為合適；滑油壓力、防喘等信號選用雙芯屏蔽信號線；點火信號因為電流較大而且?guī)в袥_擊干擾，需要使用截面積較大的屏蔽電纜；離子火焰?zhèn)鞲衅餍盘杺鬏數(shù)氖请x子電流信號，需要特殊的低噪聲電纜，而且要求兩端接地。不需要使用屏蔽的地方不能使用屏蔽線，免得造成屏蔽間的信號干擾。另外，電纜的敷設(shè)也很關(guān)鍵，強信號導線應離開弱信號電路導線單獨布置，在必需靠近的場合中應該盡可能的將兩者垂直布置；干擾敏感的元件應避免靠近干擾源擺放，必須靠近時采取立體交叉的方式；電纜走橋架原則上是交直流分開敷設(shè)，控制電纜、測量電纜與動力電纜分開。
3.2 注意電纜屏蔽層的細節(jié)處理 選用電纜只是防干擾的第一步，關(guān)鍵是如何進行屏蔽線的處理，這也是我們摸索出來的寶貴經(jīng)驗所在。第一，整個信號傳輸過程中信號線的屏蔽層不能中斷，信號線也要盡量減少接點，接點處必需將屏蔽對接，信號線盡可能的減少斷點，原則上不超過2次，中斷一次干擾增加近5～10倍。而且中途屏蔽層對接的地方，屏蔽層不易太長，原則上不大于200mm為好。第二，整個信號線的屏蔽層中途不能接地，中途接地會造成信號干擾增大，而且接地效果明顯下降。屏蔽層原則上只在一端接地。目前，經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)，在綜調(diào)或者電調(diào)插頭處將關(guān)鍵信號的屏蔽層接地最為有效。
3.3 對地線的特殊要求及接地方式 防干擾還有一項指標很重要，那就是一個試車臺要有單獨的地線接地極，接地電阻小于1Ω（通常是小于4Ω）。經(jīng)過多年的研究試驗，試車臺需要做兩個接地極，為了保證符合國家規(guī)范要求，兩個接地極間設(shè)有電容，平常處于斷開狀態(tài)，一旦出現(xiàn)強雷雨天氣，電容能夠擊穿使兩個接地極變?yōu)橐惑w。接地極一個用于動力接地及普通信號測量接地，包括計算機接地；一個用于發(fā)動機控制測量系統(tǒng)專用接地，來保證綜調(diào)或者電調(diào)信號不擾。
4 結(jié)束語
通過防干擾技術(shù)在某試車臺的應用，證明了該技術(shù)的成功及作用，為國內(nèi)航空試車臺乃至四代機試車臺建設(shè)提供一個成功典范，具有深遠的價值和不可估量的重大意義。
參考文獻：
[1]區(qū)建昌.電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計理論與實踐[M].電子工業(yè)出版社，2010.
關(guān)鍵詞：電火花，表面強化，渦輪導向器，金相組織，顯微硬度
電火花表面強化是利用電極材料與金屬材料表面間的脈沖火花放電，將電極材料熔融到金屬表面，形成合金化熔滲層。電火花放電屬于高能量密度放熱，亦成電火花熔覆或稱為脈沖電弧顯微堆焊，可以提高零件的硬度、耐磨性、腐蝕性及熱硬型等表面性能。電火花強化工藝方法簡單，裝備造價低，經(jīng)濟效益明顯，因而廣泛應用模具、導軌及齒輪、軋輥工件面的表面涂覆強化。此外還可以采用不同電極材料對工件表面的性能進行改性處理，亦可收到非常明顯的工藝效果[1-6]。
航空發(fā)動機的渦輪導向葉片，普遍采用高溫鎳基合金制成，使用過程中這些部件經(jīng)常出現(xiàn)裂紋等損傷。高溫合金價格昂貴，如果受損部件一次性報廢，勢必造成極大的浪費，因此如何良好修復航空發(fā)動機的渦輪導向葉片等熱端部件是一個亟待解決的問題。本文嘗試采用電火花技術(shù)對受損部件進行修復。
1 試驗步驟1.1 試驗條件
試樣用陰極射線從渦輪導向器上切下，材料為鎳基高溫合金K418，其化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)為：C0.08～0.16，Cr11.5～13.5，Ti0.5～1.0，F(xiàn)e1.0，Mn0.5，Al5.5～6.4，Si0.5，Nb1.8～2.5，Zr0.06～0.15，Mo3.8～4.8，B0.008～0.02，余為Ni。試樣經(jīng)100號粗砂紙打磨，再用丙酮清洗試樣表面、干燥以脫脂。
試驗設(shè)備為3H-ES型金屬表面強化修復機。輸入電壓AC220 V，單相50/60 HZ，功率1500 W，頻率70~700 HZ。采用HXS－1000型號的顯微硬度儀，測試試樣的顯微硬度。
電極為旋轉(zhuǎn)式，強化電極材料與試樣材料相同。試驗中采用氬氣保護。
1.2 試驗數(shù)據(jù)
為了盡可能從較少的實驗中尋找出結(jié)論，采用正交實驗法。電火花修復試驗工藝參數(shù)如表1所示。
表1 試驗工藝參數(shù)
關(guān)鍵詞：TRIZ理論，創(chuàng)新設(shè)計，機械產(chǎn)品，
二十一世紀全世界范圍內(nèi)機械產(chǎn)品激烈競爭，各個國家都很重視如何提高產(chǎn)品的設(shè)計水平，增強其競爭實力。而產(chǎn)品設(shè)計最主要的目標就是對產(chǎn)品進行創(chuàng)新，滿足消費者的需要并且占據(jù)市場更重要的位置，所以，要想增強機械產(chǎn)品自身的競爭實力，最根本的途徑就是重視創(chuàng)新設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計理論又叫做TRIZ理論，是設(shè)計的核心理論，目前已經(jīng)在機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中被廣泛應用，可以提現(xiàn)企業(yè)的核心競爭力。1946年，前蘇聯(lián)G.S.Altshuller創(chuàng)立了TRIZ理論，指的是發(fā)明問題的解決理論。以這個理論為基礎(chǔ)，軍事工業(yè)得到了很大的發(fā)展。二十世紀九十年代開始流入美歐，在某些企業(yè)當中開始應用并且推廣，取得了很多發(fā)明專利，隨之也產(chǎn)生了經(jīng)濟效益，當很多國家興起了TRIZ理論研究和推廣的熱潮。1998年之后，TRIZ理論開始在中國出現(xiàn)，不少科研機構(gòu)把TRIZ理論作為技術(shù)創(chuàng)新的首選，積極的進行探索。這篇論文主要是探討TRIZ理論主要內(nèi)容以及在機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中的應用。
1.TRIZ理論基本內(nèi)容概述
TRIZ理論的觀點是，發(fā)明問題的關(guān)鍵是解決沖突，而解決沖突需要遵守相關(guān)的原則：對系統(tǒng)的某個零部件或者性能進行改進時，不可以影響到系統(tǒng)或者相鄰的其他零部件以及性能。沖突主要包括技術(shù)沖突和物理沖突，物理沖突指的是如果對一子系統(tǒng)出現(xiàn)相反的要求時所出現(xiàn)的沖突，系統(tǒng)的某個部分同一時間出現(xiàn)兩種相反的狀態(tài)，主要是由一個參數(shù)造成的。技術(shù)沖突的含義是系統(tǒng)的某個部分性能增強造成了有害以及有用兩種結(jié)果，也可以理解為有益作用被引入或者有害作用被消除，造成其他的一個或者幾個子系統(tǒng)性能降低，這種問題主要是由兩個參數(shù)造成的。
G.S.Altshuller在理論當中提出了四十條沖突解決原理，也就是發(fā)明原理以及沖突解決矩陣的含義，各種領(lǐng)域的相互沖突的特性通過高度的概括，抽象成為三十九個技術(shù)特性參數(shù)（也叫做通用工程參數(shù)），矩陣中的行代表沖突惡化的參數(shù)，列代表沖突改善的參數(shù)。針對技術(shù)沖突，可以以沖突矩陣為基礎(chǔ)，找到對應的發(fā)明原理，從而找到解決問題的辦法；針對物理沖突，通常利用分離原理了可以找到解決辦法，發(fā)明原理和分離原理之間具有一定的關(guān)系，一條分離原理，可以對應很多條發(fā)明原理。
2.TRIZ理論在機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中應用
2.1.TRIZ理論在機械創(chuàng)新設(shè)計中應用的步驟程序
將TRIZ理論應用到機械創(chuàng)新設(shè)計當中，主要的步驟是：對機械系統(tǒng)問題進行分析，明確關(guān)鍵的技術(shù)功能，找到造成系統(tǒng)中問題的參數(shù)，對沖突的類型進行判斷。如果系統(tǒng)中的問題主要是由一個參數(shù)造成的，屬于物理沖突；如果是由兩個參數(shù)造成的，屬于技術(shù)沖突。可以通過分離原理解決物理沖突，對分離方法進行確定，包括時間分離、空間分離、整體和部分的分離、基于條件的分離，根據(jù)實際的分離原理和解決沖突的發(fā)明原理的對應關(guān)系，找到解決問題的辦法。技術(shù)沖突，第一步要確定惡化技術(shù)特性參數(shù)和改善技術(shù)特性參數(shù)，再以沖突矩陣為基礎(chǔ)，找出對應的發(fā)明原理，從而找出解決問題的辦法。最后，把推薦的對應的發(fā)明原理應用的具體的問題上，對每一個原理在具體問題上的實現(xiàn)和應用進行探討。
2.2.呆扳手的創(chuàng)新設(shè)計案例
設(shè)計初期的呆扳手在松開或者擰緊六角螺母或者螺栓時，因為螺母或者螺栓受力點在兩條棱邊，很容易變形，因此無論是松開還是擰緊都比較困難。而新的設(shè)計需要避免原來設(shè)計當中的缺陷。后來美國一項以沖突矩陣為基礎(chǔ)的專利解決了這個問題。這個專利是從三十九個通用工程參數(shù)當中選擇一對特性參數(shù)：1）提高質(zhì)量的參數(shù)：物體所產(chǎn)生的有害因素，可以對螺母或者螺栓減少磨損。2）可以造成負面影響的參數(shù)：制造精度，全新的改進有可能造成制造的困難。然后把上面的兩個參數(shù)代進沖突矩陣，可以得到下面四條發(fā)明理論，即是：維數(shù)變化、小對稱、拋棄與復制、修復。通過分析維數(shù)變化以及小對稱這兩條發(fā)明原理可知，經(jīng)過創(chuàng)新的呆扳手工作面的某些點可以和螺母或者螺栓的側(cè)面相接觸，而不僅僅是接觸棱邊，因此解決了這個問題。
通過這個實例可以說明，機械產(chǎn)品的某些參數(shù)或者特性進行改進之后會造成其他參數(shù)和特性的惡化，可以通過沖突矩陣來解決這種技術(shù)沖突，這說明在機械產(chǎn)品設(shè)計當中應用TRIZ理論時具有價值的。
2.3.某飛機的航空發(fā)動機引擎罩的創(chuàng)新設(shè)計案例
某飛機的航空發(fā)動機引擎罩在設(shè)計時，表現(xiàn)出來的技術(shù)沖突是：一方面希望發(fā)動機可以吸入較多的空氣，另一方面又希望發(fā)動機罩和地面之間的距離可以不減少。把它轉(zhuǎn)化為物理沖突：應該將發(fā)動機罩的直徑加大，這樣有利于吸入空氣，但是直徑又不宜過大，避免機罩和路面的距離減少。
這個物理沖突可以用空間分離原理進行解決。空間分離所對應的發(fā)明原理當中有No.4不對稱原理。根據(jù)這個原理，可以把原來的對稱設(shè)計變更為不對稱的設(shè)計。如下圖所示。
圖1：發(fā)動機罩改進設(shè)計方案示意圖
3.結(jié)束語
