Автоматизация испытаний авиационных двигателей

Основная продукция НПП «ПАРК-ЦЕНТР» по данному направлению — многоканальные средства измерений и автоматизированные системы управления технологическим процессом испытаний (АСУТП-И) для испытательных стендов авиационных двигателей. Основные заказчики — ведущие предприятия авиастроительной отрасли России.

Технология создания АСУТП-И

НПП «ПАРК-ЦЕНТР» разрабатывает и выпускает модульную многоканальную аппаратуру контроля и управления — устройство измерительно-управляющее УИУ 2002, которое является базовым элементом при создании АСУТП-И.

На основе базового УИУ 2002 и аппаратных средств других производителей НПП «ПАРК-ЦЕНТР» разрабатывает проект АСУТП-И для конкретного объекта применения с учетом особенностей объекта и требований Заказчика.

Разрабатывается прикладное программное обеспечение, в том числе метрологическое, под конкретный образец АСУТП-И на основе базового программного обеспечения проведения испытаний, разработанного НПП «ПАРК-ЦЕНТР».

Разработка производится на основе SCADA-систем с использованием OPC-технологий и систем управления базами данных, а также использования специализированных программных модулей на основе языков высокого уровня.

Производится закупка и изготовление оборудования, лицензионного программного обеспечения, монтаж, пуско-наладочные работы на объектах Заказчика, сдача объекта «под ключ».

НПП «ПАРК-ЦЕНТР» участвует в опытной эксплуатации АСУТП-И, проводит работы по сертификации измерительных каналов.

Автоматизированные измерительно-информационные системы испытаний

Автоматизированные измерительно-информационные системы (АИИС) испытаний авиационных двигателей обеспечивают измерение всех основных параметров двигателей, а именно:

• сила тяги;
• расход топлива;
• расход воздуха;
• частота вращения роторов;
• давления и температуры газов;
• вибрации корпуса двигателя и т.п.

В состав АИИС входят:

• датчики (двигательные и стендовые);
• линии связи от датчиков до аппаратуры сбора и обработки данных;
• многоканальные аппаратно-программные средства измерений, обеспечивающие преобразование сигналов аналоговых датчиков в цифровую форму;
• сервер сбора данных, обеспечивающий сбор, архивирование и обработку измерительной информации в соответствии с нормативными и техническими документами на испытуемые изделия;
• модули дискретного ввода-вывода, модули аналогового ввода-вывода, модули приема цифровой информации от электронного блока управления двигателем.

Технические средства АИИС должны отвечать следующим основным требованиям:

• модульная архитектура построения аппаратных средств, обеспечивающая гибкую реконфигурацию состава средств измерений для широкого круга измерительных задач;
• обеспечение программируемой функциональной адаптации измерительных каналов к типам измеряемых электрических сигналов для обеспечения оптимизации необходимых аппаратных средств к конкретному объекту контроля (управления);
• высокая точность и достоверность получения измерительной информации;
• достаточно высокая производительность измерительных каналов, обеспечивающая малое время реакции систем управления;
• обеспечение возможности работы измерительных каналов аппаратуры с протяженными кабельными линиями связи с сохранением необходимых метрологических характеристик;
• высокая помехозащищенность при проведении измерительных процедур с использованием схемотехнических и алгоритмических решений;
• возможность организации резервируемых измерительных структур при создании систем управления и контроля повышенной надежности.

При выборе технических средств АИИС НПП «ПАРК-ЦЕНТР» отдает предпочтение отечественным образцам серийного производства, прошедшим испытания в целях утверждения типа в соответствии с законодательством Российской Федерации и внесенным в Федеральный фонд по обеспечению единства измерений.

В состав АСУТП-И кроме АИИС также обычно входят:

• автоматизированные рабочие места моториста-испытателя, инженера-испытателя, других функциональных служб, необходимых для проведения испытаний и анализа их результатов;
• различные управляющие устройства, позволяющие управлять объектом испытаний по заданному закону в соответствии с программой испытаний.

Все компоненты АСУТП-И объединяются в единую систему с использованием программного обеспечения, которое обеспечивает все необходимые алгоритмы по сбору, архивированию, обработке, визуализации измерительной информации, а также формирование всех необходимых законов управления объектом испытаний, в т. ч. автоматическую защиту двигателя.

Конструктивное исполнение АСУТП-И

НПП «ПАРК-ЦЕНТР» разрабатывает, изготавливает и производит монтаж конструкций АСУТП-И для испытательных боксов и кабин управления на основе конструктивов Евромеханики от ведущих отечественных и зарубежных производителей.

Данный подход обеспечивает необходимый уровень эргономических и эстетических решений, а также качество изготавливаемых металлоконструкций.

В пультах оператора используются, при необходимости, сенсорные панели и мониторы высокого разрешения для оптимального наблюдения оператором за ходом испытаний.

Все коммуникации, включая линии связи, прокладываются таким образом, чтобы обеспечить удобство их эксплуатации и технического обслуживания.

Программное обеспечение АСУТП-И

Программное обеспечение обычно состоит из следующих основных компонент:

• программное обеспечение сбора и архивации измерительной информации;
• система управления базами данных (СУБД);
• система подготовки исходных данных;
• SCADA-система;
• программа обработки, визуализации и управления;
• программа анализа архива;
• программа-администратор;
• технологическое и метрологическое программное обеспечение.

Основные функции, реализуемые программным обеспечением при проведении испытаний двигателей:

• сбор, обработка и анализ в автоматическом режиме по алгоритмам расчета параметров двигателя и стендовых систем;
• обеспечение автономной по всем технологическим операциям автоматической защиты двигателя (АЗД) с оценкой аварийной и предаварийной ситуаций;
• запись измеренной информации в архив с возможностью просмотра и воспроизведения в графической форме любого параметра;
• определение временных характеристик на переменных режимах, при запуске и выбеге;
• автоматическое управление двигателем по циклическим программам;
• автоматическое ведение диспетчерских журналов и протоколов испытаний;
• анализ трендов любых измеренных и обработанных параметров;
• ведение базы данных по испытаниям и метрологическим исследованиям измерительных каналов АСУТП-И.

Основные результаты работ по данному направлению:

• многоканальные цифровые регистраторы, устройства измерительно-управляющие УИУ 2001, УИУ 2002 и измерительные системы на их основе для автоматизации испытаний авиационных двигателей ТВ3-117, ТВ7-117, РД-33;
• автоматизированные системы управления технологическим процессом испытаний авиационных двигателей АИ-9В, АИ-9;
• автоматизированные системы управления технологическим процессом испытаний авиационных газотурбинных двигателей ВК-2500, ТВ3-117, ТВ7-117, ВК-650, ВК-1600.

Основные заказчики по данному направлению:

• АО «ОДК-Климов», г. Санкт-Петербург;
• ЗАО «Двигатели «Владимир Климов — Мотор Сич»; г. Санкт-Петербург;
• АО «Уральский завод гражданской авиации», г. Екатеринбург;
• АО «218 Авиационный ремонтный завод», Ленинградская область;
• Государственный летно-испытательный центр Министерства обороны имени В.П.Чкалова, Московская область;
• ООО «Технопульс», г. Санкт-Петербург;
• ОАО «НПО ЦКТИ», г. Санкт-Петербург.