航空活塞发动机点火强度均衡性测试及防火研究
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摘要：发动机失去动力并引起飞行事故的原因很多，其中磁电机故障和点火嘴故障，较为常见的两种。在飞机火灾中高压导线破损放电，从而导致电力系统起火等都会引起火灾。通过利用紫外线探测技术和虚拟仪器技术，设计了航空活塞发动机点火强度均衡性测试系统，利用该系统可以完成航空活塞发动机点火系统安全隐患的检测。以四缸活塞发动机作为测试对象，通过正常点火高压导线破损，点火电嘴积炭等三种点火系统做测试，通过测试发动机在不同转速下个汽缸点火花紫外线辐射强度。
关键词：航空活塞发动机;点火强度;点火能量;紫外辐射;高压漏电
引言：在我国军事领域，航空的重要性是不言而喻的，因此，怎样减少我国航空发动机的故障率，增强我国航空维修技术，是保证我国军事力量强大的重要一环，红活塞发动机容易发生点火嘴间隙改变、点火嘴挂油积碳、高压导线磨损开裂、高压导线绝缘层老化破损等故障，这些故障都是由于在点火时，强度不均，引起航空活塞发震动，转速改变、燃气混合气在气缸内燃烧不完全，残余气体进入排气管复燃而导致"放炮"现象、机械的高压导线在长期的高压环境下使用会导致高压导线正负线之间，高压导线正极积壳间产生微弱的电火花，轻则能够减弱航空发动机的点火强度，严重的可以引燃航空活塞发动机，带来严重的安全隐患。本文通过对航空活塞发动机各缸点火嘴点火强度均衡性的测试，通过紫外线探测技术，虚拟机技术来探测点火强度的均衡性，并采集相关数据来判断高压导线破损放电形成的电气火灾隐患，通过详细阐述可以减少因航空活动机故障带来的损失。
一、点火系统构成及常见故障
1.在航空发动机系统中，航空活塞发动机点火系统，占有重要地位，它主要由五部分构成：磁电机、启动开关、高压导线、启动振荡器、点火电嘴这五部分构成。航空活塞发动机点火时，点火是由航空活塞发动机带动磁电机来驱动的。在磁电机高速运转下，利用电磁感应原理产生二十千瓦的高压电，并依次将二十千瓦的高压电，通过高压导线按照点火顺序分别分配到各个汽缸点火嘴，是点火嘴产生正负极微间距，并击穿空气，产生高能电火花，进而引燃气缸内混合油气，实现发动机内活塞循环运动做工。当航空活塞发动机发动后，拧动启动开关，把启动电路电动，使振荡器启动，并使其在电瓶产生高压电，点燃汽缸内混合气，带动航空活塞发动机运动做功。发动机启动完毕，依据定时器分配时序，个汽缸垫嘴持续轮换点火，推动活塞对螺旋桨持续做功。
2.航空活塞发动机点火系统中点火电嘴、高压导线、启动振荡器、磁电机引起的故障常见点分析。
点火电嘴故障，在航空活塞发动机中点火电嘴故障会造成点火强度减弱甚至为零的故障现象。发动机内高压导线老化破损产生漏电故障，产生磁电机线圈中的高压能量，高压导线破损处放电使能量损失，直接降低电嘴点火强度。电动机内启动振荡器故障，则会引起点火强度不够或断火故障现象。磁电机发生的常见故障可表现为磁电机高压线圈晚上高压时，高压过低达不到标准强度，引起点火强度降低，需要提高电机转速才能实现正常点火，进而引起发动机超额过载故障。综上所述，航空活塞发动机点火系统故障，可以通过查看点火系统点火强度的变化来作为判断故障的依据。
二、点火强度紫外线测试系统设计及应用
1.系统地总体设计
传统的点火强度测试方法，是通过测试点火电嘴间的电压和经过高压导线的电流来计算点火强度。从理论上来说，这是一种间接的测试方法，他受点火电嘴积炭、积铅、电嘴电极间间距改变等因素影响。在发动机内因存在强电磁场干扰，使得电压电流测试方法的结果变得不准确，稳定性也差。但采用紫外线探测技术，通过紫外线对点火电火花发出的紫外线强度测试，来判断点火强度，可以有效的减少强电磁场的干扰，同时也能避免测试结果受到点火电嘴积炭、积铅等因素的干扰。够真实可靠的反应点火强度。
2.紫外线探测技术系统的构成
测试系统主要组成部件：航空活塞发动机点火系统、数据采集模块、主控机、紫外线探测模块、伺服电机。紫外线探测模块对航空活塞发动机各气缸点火强度行实时测试，并通过脉冲信号传输。数据采集模块是根据主机命令手机探测目模块反馈的脉冲信号，并把它传输给主控机。主控机根据返回的数据，进行分析处理，并通过虚拟仪器完成测试结果的显示。伺服电机适用于驱动点火系统磁电机。
3.紫外线模块设计
航空活塞发动机通常被分为四气缸，六气缸，八气缸等型号，在每一个气缸内，都有两个点火嘴。本文以四气缸作为测试对象，使用四通道紫外线探测模块，每个通道紫外线测试模块，都有直流电源、紫外光敏管、升压模块、探头窗口、信息处理电路组成。加模块能够为紫外线，光敏管提供适当的工作电压。探头窗口是对紫外光敏管的保护及会聚紫外光的作用。你好，处理电路是，过滤电子噪音，和信号转换处理装置。紫外线光敏管通过选用光电子量产额高的紫外线波段，能够提高探测的灵敏度。
4.据采集模块设计
数据采集模块是由采集卡，主控机和伺服电机三部分构成。采用LabWINDOWS虚拟控制显示，可以直观的显示结果。专业公司生产的采集卡，通过使用USB 2.0数据通信接口，是传输速率可达480Mbit/s。数据采集卡把采集，点火嘴紫外线强度测试的数据发送给主控机，数控机得到数据通过虚拟仪器分析处理采集的数据，将分析后的结果传输到显示器上，本测试系统设计了自检程序自检测试通过后，相应的指示灯会点亮，仪器自检过后才能进行点火系统点火强度测试。
三、火均衡性测试结果及防火分析
1.不同性能点火系统点火强度测试
采用三种不同性能的四气缸航空活塞发动机作为测试对象。分三种情况进行测试，第一种为正常点火系统：第二种为高压导线破损放电点火系统：第三种为点火电嘴积碳的点火系统。这种将点火电嘴间隙调整为统一数值，但三种情况需要在不同的转速下测试，从而将测试的点火强度值，以及点火系统紫外线辐射能量进行对比，经过比对，可以了解，当转速较低时，高压导线破损放电系统点火强度正常，加大转速之后点火强度低于正常值，损失能量与转速成正比。因此，这个特性可以作为检测航空活塞发动机点火系统，高压导线破损漏电的标志。测试点火电嘴积碳点火系统中发现，与正常情况相比，探情况的紫外线辐射值大，并随着转速的增高而增高，积碳的作用导致点火放电电流通过机碳会被衰减，琦殿嘴在不同转速下点火强度均小于正常点火强度，由此可作为与高压导线漏电现象的区分。
2.点火系统强度均衡性测试
选取四个测试对象，其中一个为点火嘴正常，第三个均有以上文所说的故障，通过测试可以得出，当转速达到规定值時，不同测试点均会产生故障现象，这些都是通过肉眼难以检测的，但通过仪器都可以明确地显示出来。
结束语：
通过紫外线探测和虚拟技术，实现了对航空活塞发动机点火强度的测试，通过测试点，点火放电，紫外线辐射能量的分析，有效的体现了航空活塞发动机点火强度。并通过虚拟仪器仪表显示火花强度的变化，使操作人员能够通过显示器目视到火花点的强弱程度，准确的判断故障点，该系统与传统的系统相比，能够为航空活塞发动机点火系统的性能测试、故障检测、火灾隐患排查提供一种可靠的技术手段与检测依据。
参考文献：
[1] 马宏伟. 航空活塞式发动机点火故障检测系统开发[D]. 电子科技大学， 2011.
[2] 杜仲. 活塞式航空发动机电嘴典型故障分析[J]. 航空维修与工程， 2010， 03： 44-46.
[3] 麦海波. 航空活塞发动机振动机理和原因浅析[J]. 装备制造技术， 2014， 03： 108-109， 117.
[4] 闫群. 便携式放电故障紫外检测系统研究[D]. 中国民用航空飞行学院， 2011.
[5] 李汝辉， 吴一黄. 活塞式航空动力装置[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社， 2008.
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