技术摘要：
本发明提供一种航空发动机故障模拟系统及模拟方法，根据故障类型发送故障仿真数据，所述故障仿真数据包括故障排除条件、故障输出值和故障输出图像；根据试车人员在试车操作平台上的操作过程生成操作数据；将所述操作数据与所述故障输出值整合为模拟数据；判断所述模拟  全部
背景技术：
航空发动机研制过程中的试车属于高风险、高难度科目，对试车试车人员的要求 很高，操作失误或对突发事件的响应不合理可能引起重大事故。试车人员的培养需要较长 的时间和成本，而且培养过程存在一定的风险。在航空发动机行业，试车操纵人员的培训还 是完全依赖传统的现场师傅讲授、动作示范形式，培训质量受师傅技能水平，现场科研生产 进度情况，发动机型号限制等多种因素的影响。 目前航空发动机的功能与性能仿真已经大量应用，并具有一定的成熟度，国内西 北工业大学、北京航空航天大学等单位都对航空发动机虚拟仿真、半物理仿真有较长时间 的研究，并在一些航空发动机的控制系统的研发中得到应用。 与航空发动机本体仿真不同的是，航空发动机试车属于典型的人在回路仿真，其 仿真目标在于对人的培训和考核，因此除了要求能对发动机响应快速、准确计算外，还需要 对人的操作进行高相似度仿真。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种航空发动机故障模拟系统及模拟方法，以达到航空发 动机故障的精确模拟、人员操作的高相似度反馈的目的。 为实现上述目的，本发明提供以下技术方案： 本发明提供了一种航空发动机故障模拟系统，包括： 故障仿真模块，所述故障仿真模块用于发送故障仿真数据，所述故障仿真数据包 括故障排除条件、故障输出值和故障输出图像； 试车操作平台，所述试车操作平台用于将试车人员的操作过程生成操作数据； 仿真控制模块，所述仿真控制模块用于接收来自所述故障仿真模块的故障仿真数 据，所述仿真控制模块还用于接收来自所述试车操作平台的操作数据，所述仿真控制模块 还用于将所述故障输出值、操作数据整合为模拟数据；所述仿真控制模块还用于判断所述 模拟数据是否达到所述故障排除条件的要求，若是则显示故障排除成功； 显示装置，所述显示装置用于接收并显示来自所述仿真控制模块的模拟数据、故 障输出图像。 优选地，所述航空发动机故障模拟系统还包括故障指定模块； 所述故障指定模块用于发送不同的故障生成指令，每个所述故障生成指令分配一 个标签，每个所述故障仿真数据也分配一个标签，相同标签的故障生成指令、故障仿真数据 所对应的故障类型相同； 所述故障仿真模块用于接收来自所述故障指定模块的故障生成指令，所述故障仿 6 CN 111610027 A 说　明　书 2/13 页 真模块所发送的故障仿真数据与所接收到的故障生成指令的标签相同。 优选地，所述航空发动机故障模拟系统还包括若干故障启动装置， 所述故障启动装置用于发送启动信号给所述故障指定模块，每个所述故障启动装 置所发送的启动信号分配一个标签，相同标签的启动信号、故障生成指令所对应的故障类 型相同； 所述故障指定模块所发送的故障生成指令的标签与所接收到的启动信号的标签 相同。 优选地，所述航空发动机故障模拟系统还包括总故障开关，所述总故障开关用于 在打开时发送持续的开启信号给所述故障指定模块； 所述故障指定模块在发送所述故障生成指令之前判断是否收到所述开启信号；若 是，则允许发送所述故障生成指令；若否，则不允许发送所述故障生成指令。 优选地，所述航空发动机故障模拟系统还包括故障预置模块； 所述故障预置模块用于预设触发时间，所述故障预置模块还用于将所述触发时间 发送至所述故障指定模块，所述故障指定模块在所述触发时间内发送故障生成指令。 优选地，所述航空发动机故障模拟系统还包括故障预置模块； 所述故障预置模块用于预设标签序列，所述标签序列中的标签与所述故障生成指 令的标签相同时所对应的故障类型相同，所述故障预置模块还用于将所述标签序列发送至 所述故障指定模块，所述故障指定模块根据所述标签序列依次发送相同标签的故障生成指 令。 优选地，所述航空发动机故障模拟系统还包括故障预置模块； 所述故障预置模块用于预设故障启动条件，所述故障预置模块还用于将所述故障 启动条件发送至所述故障指定模块；所述故障指定模块还用于实时接收来自所述仿真控制 模块的模拟数据；所述故障指定模块还用于将所述模拟数据与所述故障启动条件对比，若 所述模拟数据符合所述故障启动条件，则发送所述故障生成指令。 优选地，所述故障仿真数据还包括故障持续时间，所述仿真控制模块收到所述故 障仿真数据后开始计时，当时间超过所述故障持续时间时，所述仿真控制模块显示故障执 行结束。 优选地，所述故障仿真模块内设置有故障预设数据，所述故障输出值根据对应的 故障预设数据生成。 优选地，所述故障预设数据包括故障参数、变化范围和随机数范围，所述故障输出 值To的生成方法为：To＝n×T α；n为变化倍数，所述变化倍数为所述变化范围内的一随机变 化值；T为所述故障参数；α为一随机数，取值范围为随机数范围。 优选地，每个所述故障预设数据分配一个标签和一个序号，所述故障输出值分配 一个标签和一个序号，相同标签的故障预设数据、故障输出值的故障类型相同，相同序号的 故障预设数据、故障输出值的定义相同； 所述故障仿真模块用于在生成所述故障输出值之前，调取与所述故障输出值的标 签和序号均相同的故障预设数据。 优选地，所述航空发动机故障模拟系统还包括故障预设模块，所述故障预设模块 用于输入预设参数并根据故障类型和预设参数的定义为所述预设参数分配一个标签和一 7 CN 111610027 A 说　明　书 3/13 页 个序号，每个所述故障预设数据分配一个标签和一个序号，相同标签的故障预设数据、预设 参数的故障类型相同，相同序号的故障预设数据、预设参数的定义相同； 所述故障预设模块还用于将预设参数及所述预设参数的标签、序号发送至故障仿 真模块，所述故障仿真模块用于令所述预设参数替换相同标签和序号的故障预设数据。 优选地，不同定义的每个操作数据分配一个序号，不同定义的每个故障输出值分 配一个序号，相同序号的操作数据、故障输出值所对应的定义相同；所述模拟数据通过采用 操作数据覆盖相同序号的故障输出值的方法生成。 优选地，所述故障仿真模块包括燃油供应系统仿真单元、空气启动系统仿真单元 以及发动机性能仿真单元中的至少一个； 所述燃油供应系统仿真单元所发送的故障仿真数据所对应的故障类型包括燃油 供油压力过高故障、燃油供油压力过低故障、应急燃油罐液位过低故障、燃油系统油位传感 器故障、燃油间漏油故障、燃油间着火故障、试车间着火故障、试车间漏油故障、油库供油异 常故障、燃油系统密度传感器故障中的至少一个； 所述空气启动系统仿真单元所发送的故障仿真数据所对应的故障类型包括起动 压力过低故障、空气起动系统温度传感器故障、空气起动子系统压力传感器故障、空气起动 系统气罐测压传感器故障、空气起动系统调节阀故障中的至少一个； 所述发动机性能仿真单元所发送的故障仿真数据所对应的故障类型包括振动超 限故障、排气温度超限故障、燃油总管温度超温故障、油门杆失灵故障、高压压气机静压超 限故障、高压压气机总温超限故障、发动机着火故障、发动机喘振故障、燃油和滑油漏油故 障中的至少一个。 本发明还提供一种航空发动机故障模拟方法，包括以下步骤： 根据故障类型发送故障仿真数据，所述故障仿真数据包括故障排除条件、故障输 出值和故障输出图像； 根据试车人员在试车操作平台上的操作过程生成操作数据； 将所述操作数据与所述故障输出值整合为模拟数据； 显示所述模拟数据； 显示所述故障输出图像； 判断所述模拟数据是否达到所述故障排除条件的要求，若是则显示故障排除成 功。 优选地，根据故障类型发送所述故障仿真数据，包括： 设置若干故障生成指令，每个故障生成指令分配一个标签，每个故障仿真数据也 分配一个标签，相同标签的故障生成指令、故障仿真数据所对应的故障类型相同； 发送所述故障生成指令，根据所述故障生成指令的标签发送相同标签的故障仿真 数据。 优选地，发送所述故障生成指令，包括： 设置若干故障启动装置，每个所述故障启动装置所发送的启动信号分配一个标 签，相同标签的启动信号、故障生成指令所对应的故障类型相同； 按下故障启动装置，发送启动信号，根据启动信号的标签发送相同标签的故障生 成指令。 8 CN 111610027 A 说　明　书 4/13 页 优选地，在发送所述故障生成指令之前，还包括以下步骤： 打开总故障开关，所述总故障开关发送持续的开启信号； 判断是否收到所述开启信号；若是，则允许发送所述故障生成指令；若否，则不允 许发送所述故障生成指令。 优选地，发送所述故障生成指令，包括： 预设触发时间，在预设的触发时间内发送所述故障生成指令。 优选地，发送所述故障生成指令，包括： 预设标签序列，所述标签序列中的标签与所述故障生成指令的标签相同时所对应 的故障类型相同； 根据预设的标签序列依次发送相同标签的故障生成指令。 优选地，发送所述故障生成指令，包括： 预设故障启动条件，对比所述模拟数据与所述故障启动条件，若所述模拟数据符 合所述故障启动条件，则发送所述故障生成指令。 优选地，预设故障持续时间，收到所述故障仿真数据后开始计时，当时间超过所述 故障持续时间时，显示故障执行结束。 优选地，根据故障类型发送故障仿真数据，包括； 调取与待发送的故障输出值相对应的故障预设数据，并根据所述故障预设数据生 成故障输出值。 优选地，根据所述故障预设数据生成故障输出值，包括： 所述故障预设数据包括故障参数、变化范围和随机数范围，所述故障输出值To的 生成方法为To＝n×T α；n为变化倍数，所述变化倍数为所述变化范围内的一随机变化值；T 为所述故障参数；α为一随机数，取值范围为随机数范围。 优选地，调取与待发送的故障仿真数据相对应的故障预设数据，包括： 每个所述故障预设数据分配一个标签和一个序号，所述故障输出值分配一个标签 和一个序号，相同故障类型的故障预设数据、故障输出值的标签相同，相同定义的故障预设 数据、故障输出值的序号相同； 调取与所述故障输出值的标签和序号均相同的故障预设数据。 优选地，输入预设参数并根据故障类型和预设参数的定义为所述预设参数分配一 个标签和一个序号，每个所述故障预设数据分配一个标签和一个序号，相同故障类型的故 障预设数据、预设参数的标签相同，相同定义的故障预设数据、预设参数的序号相同； 令所述预设参数替换相同标签和序号的故障预设数据。 优选地，将所述操作数据与所述故障输出值整合为模拟数据，包括： 不同定义的每个操作数据分配一个序号，不同定义的每个故障输出值分配一个序 号，相同序号的操作数据、故障输出值所对应的定义相同； 所述操作数据覆盖相同序号的故障输出值生成所述模拟数据。 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。 本发明的积极进步效果在于： 上述航空发动机故障模拟系统及模拟方法，对试车全过程进行虚拟现实故障仿 9 CN 111610027 A 说　明　书 5/13 页 真，为试车人员提供了与真实操纵间高度相似的仿真操作环境，并能对试车人员的实物操 作做出实时的响应；试车人员通过仿真实训获得基本操作技能和接近真实的操作环境体 验，从而大大降低真实操作实训时间，提高试车操作培训效果，减少现场参与整机试车的时 间需求，为发动机试车故障诊断和预测提供依据，降低后期发动机试车过程中的风险和隐 患。 附图说明 图1为本发明航空发动机故障模拟系统的实施例一的结构示意图。 图2为本发明航空发动机故障模拟系统的实施例一的故障数据格式的示意图。 图3为本发明航空发动机故障模拟系统的实施例二的结构示意图。 图4为本发明航空发动机故障模拟系统的实施例三的结构示意图。 图5为本发明航空发动机故障模拟系统的模拟故障设置界面图。 图6为本发明航空发动机故障模拟方法的实施例四的流程示意图。 图7为图6所示的航空发动机故障模拟方法的步骤S1的流程示意图。 附图标记说明 故障仿真模块1，燃油供应系统仿真单元11，空气启动系统仿真单元12，发动机性 能仿真单元13； 试车操作平台2，仿真控制模块3，数据显示屏4，图像显示屏5，故障预设模块6，故 障指定模块7，故障启动装置8，总故障开关9，故障预置模块10。