隨著發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)的發(fā)展，新型電控活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始在市場(chǎng)上嶄露頭腳。電控航空發(fā)動(dòng)機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)是可以根據(jù)工況變化和環(huán)境變化精確控制噴油量，從而實(shí)現(xiàn)在各種工況與環(huán)境條件下最佳的油氣混合，保證發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能最佳，進(jìn)而還可以簡(jiǎn)化飛行過(guò)程中駕駛操作，緩解飛行員疲勞，提高飛行安全性。

相比傳統(tǒng)的化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)，電控發(fā)動(dòng)機(jī)的核心在于電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)的安全性和可靠性直接決定著整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的安全性與可靠性。而在整個(gè)電控系統(tǒng)中占據(jù)核心地位的是控制器，控制器是軟硬件一體化的綜合體。對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器這種安全性和可靠性要求更高的控制器來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)難度很高，如何保證開(kāi)發(fā)質(zhì)量，縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本是控制器開(kāi)發(fā)人員面臨的首要課題。在整個(gè)控制器開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中，測(cè)試環(huán)節(jié)的重要性不言而喻，通過(guò)反復(fù)迭代測(cè)試，在最短的時(shí)間內(nèi)盡可能多的暴露問(wèn)題和潛在缺陷，并針對(duì)問(wèn)題與缺陷不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和驗(yàn)證是提高控制器產(chǎn)品成熟度的重要手段。

當(dāng)前在航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制器開(kāi)發(fā)領(lǐng)域內(nèi)業(yè)界成熟的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試手段是半實(shí)物仿真測(cè)試。這種測(cè)試方式將待測(cè)試控制器與實(shí)際的傳感器，執(zhí)行器以及通過(guò)軟件與硬件結(jié)合模擬的被控對(duì)象(航空發(fā)動(dòng)機(jī))組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)精心設(shè)計(jì)測(cè)試用例，結(jié)合自動(dòng)運(yùn)行腳本，可以大大提高測(cè)試效率，發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)潛在問(wèn)題與缺陷。在航瑞電控實(shí)驗(yàn)室，也有一套這樣的半實(shí)物仿真測(cè)試系統(tǒng)，我們稱(chēng)之為HIL(硬件在環(huán))測(cè)試系統(tǒng)。

同傳統(tǒng)的臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)相比，HIL測(cè)試系統(tǒng)有如下優(yōu)勢(shì)：

首先支持并行開(kāi)發(fā)。在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)工程樣機(jī)裝配出來(lái)之前，借助于HIL測(cè)試無(wú)需實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)就可以完成控制器功能測(cè)試與驗(yàn)證；從而保證控制器測(cè)試與開(kāi)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)同發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)完全意義上的并行。

其次可以大量節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期。由于HIL測(cè)試是建立在仿真環(huán)境下的測(cè)試，可以將大量臺(tái)架測(cè)試與飛行測(cè)試試驗(yàn)轉(zhuǎn)化成HIL系統(tǒng)上的仿真試驗(yàn)，大大節(jié)約了實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中的各種費(fèi)用與成本。同時(shí)，也極大縮短了試驗(yàn)周期。

最后HIL測(cè)試可以模擬實(shí)際測(cè)試條件下很難模擬的極限工況，實(shí)現(xiàn)極限工況測(cè)試。有些極限工況在實(shí)際試驗(yàn)臺(tái)或者飛行試驗(yàn)中很難模擬出來(lái)，而在HIL的仿真環(huán)境下則很容易實(shí)現(xiàn)工況條件模擬，并完成對(duì)應(yīng)工況下的系統(tǒng)性能測(cè)試。

航瑞電控實(shí)驗(yàn)室的HIL測(cè)試系統(tǒng)主要由三部分組成：測(cè)試主機(jī)，HIL測(cè)試柜，實(shí)際傳感器與執(zhí)行器。測(cè)試主機(jī)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)模型，通過(guò)參數(shù)配置，可以模擬實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)主機(jī)實(shí)現(xiàn)與被測(cè)控制器通訊，通過(guò)實(shí)時(shí)界面顯示控制器各種運(yùn)行參數(shù)；HIL測(cè)試柜通過(guò)各種硬件板卡連接外部傳感器，執(zhí)行器和被測(cè)控制器。被測(cè)控制器接入系統(tǒng)后，測(cè)試主機(jī)協(xié)同HIL測(cè)試柜以及外部連接的傳感器和執(zhí)行器共同模擬實(shí)際運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)，并和被測(cè)控制器組成閉環(huán)系統(tǒng)。運(yùn)行測(cè)試用例時(shí)，模擬各種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況條件，觀察控制器控制行為，并對(duì)比預(yù)期行為，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器各種功能的仿真測(cè)試。

基于HIL測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)展控制器HIL測(cè)試包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

第一步：創(chuàng)建測(cè)試工程

第二步：配置發(fā)動(dòng)機(jī)模型及線束制作

第三步：搭建測(cè)試臺(tái)架

第四步：基于功能需求編寫(xiě)測(cè)試用例

第五步：搭載真實(shí)負(fù)載執(zhí)行測(cè)試

以搭載在航瑞DB416發(fā)動(dòng)機(jī)上的控制器開(kāi)發(fā)為例，對(duì)增壓器控制電磁閥的控制算法及電磁閥的實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行測(cè)試。

第一步：創(chuàng)建測(cè)試工程

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的配置，創(chuàng)建HIL發(fā)動(dòng)機(jī)模型，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器傳感器和執(zhí)行器類(lèi)型定義輸入輸出信號(hào)類(lèi)型。

第二步：配置發(fā)動(dòng)機(jī)模型及線束制作

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)、正時(shí)、進(jìn)排氣系統(tǒng)參數(shù)等信息配置發(fā)動(dòng)機(jī)模型，根據(jù)控制器輸入輸出信號(hào)類(lèi)型及數(shù)量制作專(zhuān)用測(cè)試線束。

第三步：搭建測(cè)試平臺(tái)

根據(jù)需要測(cè)試的功能及負(fù)載搭建測(cè)試平臺(tái)，比如搭載噴油器、燃油計(jì)量閥、增壓器控制電磁閥及空氣流量計(jì)等。

第四步：基于功能需求編寫(xiě)測(cè)試用例

根據(jù)功能需求，編寫(xiě)測(cè)試用例時(shí)，需要設(shè)計(jì)測(cè)試工況，測(cè)試工況需要覆蓋所有可能的功能激活及功能禁止情況，同時(shí)確定在對(duì)應(yīng)測(cè)試工況下需要監(jiān)控的變量集及明確的預(yù)期結(jié)果，具體的測(cè)試流程見(jiàn)下圖：

第五步：搭載真實(shí)負(fù)載測(cè)試

1) 將增壓器控制電磁閥與HIL測(cè)試平臺(tái)連接后，設(shè)計(jì)的測(cè)試工況應(yīng)包括所有可能出現(xiàn)的電磁閥激活及不激活工況。設(shè)計(jì)工況及預(yù)計(jì)結(jié)果如下：

 2）根據(jù)設(shè)計(jì)工況操作HIL測(cè)試平臺(tái)，對(duì)比測(cè)試結(jié)果與預(yù)計(jì)結(jié)果是否一致。如果一致，測(cè)試通過(guò)；如果不一致，需要排查原因進(jìn)行訂正。

 3）編寫(xiě)測(cè)試報(bào)告。