INTA先进的喷气发动机测试技术

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欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... INTA计划采用LMS Test.Lab辅助其提供最先进的世界级喷气发动机测试服务 测试下一代喷气发动机是项高风险投资。在现今激烈的市场竞争中，世界范围内仅有少数的几家公司拥有厂房、设备和技术，并提供给为数不多的几家开发高性能发动机的制造商先进的测试服务。在任何工业行业，测试项目是最复杂的技术，这关系到能否安全、快速、可靠地运行要求严格的特殊试验，还关系到能否处理由应变片、变压传感器、转速计、加速器、麦克风，以及其它传感器采集的巨量数据。制造商和测试公司花数百万美元投资于复杂昂贵的样机，这通常不包括价值百余万美元的可控喷气式推进器，这些样机必须满足一定的要求，不能采用从未使用的材料，要考虑涡轮叶片几何模型，形状和其他新的改进。由于在有效地进行试验，密切监控发动机特性以避免损坏，以及快速后处理等方面，速度和可靠性是必不可少的。因此，工程师需要研究产品性能，进行必要的设计修改才能将下一代发动机的开发推上日程。 为了满足上述具有挑战性的要求，总部设于西班牙马德里附近的国家航天航空技术研究所(INTA)决定采用数字技术的LMS Test.Lab系统替换其旧的模拟测试系统，以加强其在航天航空领域的领先地位。INTA，LMS公司，与西班牙先进的Alava Ingenieros工程咨询公司共同合作，集成并实施解决方案，提供相关培训，并为INTA系统提供日常技术支持。 作为全球少数几个具有市场竞争力的厂商之一，INTA与航天领域的几家主要公司建立了一整套合作体系，例如Rolls Royce和General Electric，同时INTA公司还参加欧盟的下一代试验性发动机研究项目。此外，很多飞机发动机测试领域的世界级知名研究者和工程师在INTA涡轮发动机测试中心工作。INTA测试中心是世界上最先进的航空涡轮发动机测试基地之一，最大可容纳140,000磅的推行器。 旧模拟测试系统的局限性 INTA公司原有的试验系统有很多局限性，这迫使INTA公司决定更换该试验系统。“我们之前的系统不能满足我们现有的以及未来的发动机测试需求，这主要是因为它采用了非常过时的模拟技术。”INTA公司测量与设备集团的经理，Victor Archilla Prat先生说。 Victor Archilla Prat先生解释道，旧的模拟系统不能在试验进行的过程中及时获得试验结果。原始数据记录在磁带上，工程师需要将这些磁带带回试验室，重放数据进行研究，分析出结果。“这如同蒙着眼睛做试验，”Victor Archilla Prat先生说，“我们根本没有办法知道试验过程中发动机或者试验系统本身是否存在受损可能性。此外，当发动机运转出现异常时，旧系统不能及时显示什么时刻的输出数据需要进行详细研究。这使得测试存在很大风险，并且需要更多的时间和工作量研究试验结果。” 除此以外，模拟磁带还出现记录遗漏、通道数有限、老化等问题。模拟磁带仅能记录几个小时，所以试验进行时磁带卷需要更换，这导致采集的数据常常遗漏几分钟。能够同时记录的采集通道数也是有限的，以及每个采集通道的带宽，能够使用的不同传感器的数量都是有限的。此外，磁带时间一长会老化，这使得很难让数据保存几年的时间，无法满足飞机制造商和研究者的需求。模拟记录过程本身还常常达不到工程师需求的精确度，因为背景噪声常影响采集的信号，这导致试验需要重新运行。试验还需要长时间的准备，工程师要进行很多手工标定与校准。尽管模拟测试系统有很多局限性，INTA公司丰富经验的专家仍提供了最好的测试服务，多年来一直获得业内的好评。但是，最近他们也深刻地认识到，模拟系统越来越跟不上日益复杂的试验需求的发展速度，需要更快的转变和更密切的监测。 数字技术的商业价值 为了解决原有系统的局限性，INTA公司采用了具有先进数字技术的LMS Test.Lab软件包和LMS SCADAS III数据采集系统。在动力学测量中，动态范围高达24bits，带宽每通道高达80kHz，而且可以同时测量不同类型传感器和变换器的信号。此系统具有长时间连续的、不间断的记录和数据分析，最长时间可达8小时甚至更长。 136通道测试和监测系统由三个子系统构成，一个采集和记录前端子系统，其具有三个LMS SCADAS III单元，每个单元拥有128动力学通道和八个由LMS Test.Lab软件包控制的转速器；一个可以实时在线跟踪系统具有一个LMS SCADAS III系统，其拥有24个输入通道和64个输出通道；还有一个存储和分析子系统，包括LMS CADA-X时域数据处理软件。Victor Archilla Prat先生说，INTA公司开发了用于新动力学测量系统的先进技术规范，并公开竞标。与LMS公司合作是因为其具有先进的数字技术，及其在噪声和振动测试分析方面丰富的技术背景。Alava Ingenieros支持本地的LMS，集成了完整的系统。LMS公司与AlavaIngenieros公司的强强结合确保在培训、应用支持、客户服务流程方面提供完善的支持。LMS公司开发了特殊的跟踪软件，例如包括矩阵方法在线处理和可视化功能。这些功能可以选择系统中的通道，分析并显示频率和数据振幅，帮助客户服务工程师在远离现场的控制室内，实时的监测关键输出，通过显示屏幕随时监测试验运行。通过这种方式，工程师可以正确判定试验是否按照预定的要求运行，并且能够查明潜在问题区域，这样他们可以在试验之后进行更深入的评定研究。 避免损坏昂贵的发动机样机 矩阵方法的输出还连接到控制室的警报系统，当接近或超出发动机制造商设定的安全阈值时，警报系统能够自动触发。然后，系统自动运行异常试验程序来安全地中断试验。“这种自动警报功能最显著的优点是能够避免损坏昂贵的发动机样机，以及试验系统本身的损伤。”Victor Archilla Prat先生说。他还解释道，许多类似的发动机开发仅有一台样机原型，如果试验时超出工况边界条件就有可能被摧毁。 在线和离线功能包括时域/频域分析，阶次和频率分析，用户定义分析带宽，以及倍频程分析和平均频谱，交叉频谱和频率响应。强大的时域数据处理功能包括时间数据可视化和编辑、时域滤波(高通、低通、带通等等)，频域数据处理，多种平均处理方法，对已选通道进行数学计算，以及框架统计的编辑。 “LMS Test.Lab系统能够可靠地记录并分析巨量数据。LMS Test.Lab系统能够针对我们客户特定的试验快速地提供精确的详细内容，这一功能无疑是非常具有商业价值的。”Victor Archilla Prat先生解释道。“在整个试验过程中，从试验开始到结束，工程师可以在他们需要的瞬间时刻得到他们想要的信息，对发动机的性能进行深入了解和分析。” Victor Archilla Prat先生还高度评价了LMS Test.Lab能够明显提高工作效率。因为系统是数字化的，并且具有很多自动化功能，每个试验的设定不必需要那么多手工调整，因此试验的速度大大加快了。此外，LMS Test.Lab基于工作流程的用户界面能够从设定到试验过程按照试验步骤指导工程师运行试验。这样，整体测试比原来快了很多。“越高的测试效率意味着更好的客户满意度，能够转化为更高的生产效率，带来更多的效益。”Victor Archilla Prat先生指出。 前沿的开发项目 INTA公司在2005年第一季度已完全使用LMS Test.Lab系统，目前已经在高级发动机开发项目中主要使用LMS Test.Lab系统。这些项目中首屈一指的是欧盟资助的ANTLE项目，该项目期望验证开发低成本、安静的三轴涡扇发动机的可行性，这种发动机比传统发动机能够产生更少的二氧化碳。 在这一项目中，INTA公司与EEFAE联盟合作，此联盟包括Rolls Royce公司，Fiat Avio公司，Volvo Aero公司，ITP和Goodrich发动机控制系统。试验过程中，从传感器上记录了大量数据，包括轴转速器，旋转和静态应变计，齿顶间隙探测器，动态压力变换器，隆鸣声探测器，和各种加速器。这些传感器通过自动测量传导设备传送到数据采集设备。10个星期内，LMS动态测试系统参与了27项不同类型的性能测试任务。INTA公司采用LMS Test.Lab系统应用于由Rolls Royce公司开发的Trent 900发动机，这种发动机将应用于新型可乘坐555位乘客的双层长航飞机——空客380。 赢得竞争中领先地位 “随着我们使用LMS Test.Lab系统，并不断扩大其使用范围，无疑会继续加强我们在喷气发动机测试行业的领先地位，不断为我们客户提高服务，同时也使我们在激烈的市场竞争中脱颖而出。”Victor Archilla Prat先生强调指出。“第一次使用新系统进行发动机测试试验，我们就认为LMS Test.Lab是一个先进的，可靠性强，服务全面的解决方案。采用LMS公司提供的数字技术将能够帮助我们实现航空工业中需要的先进的振动和动力学测试。这为我们能够参与世界上最高端的下一代飞机发动机研究和开发项目打下了基础。”(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/5/2010)