航空发动机高速旋转件的非接触式信号传输系统

航空发动机是飞机动力系统的核心，各种关键部件如涡轮、压气机等，经常处于极端高温、高速旋转的工作环境中。

航空发动机内的传感器数据，如何能够稳定可靠的通过无线的方式传输到检测太，一直是业内的一个难点和痛点。在这个领域，长期被国外的公司垄断。

本文介绍的这一套完整的非接触式信号传输系统，基于PCM-FM体制和无线感应供电技术，已成功实现在航空发动机高温高速旋转场景（25000转/分钟与+125°C高温下的稳定信号传输）下的实用化应用，并具备出色的可靠性与兼容性。

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产品简介与适用场景

本系统专为航空发动机高速旋转件（如涡轮、压气机）开发，旨在实现关键参数的非接触式实时传输。采用转/定子分离架构：转子端集成信号采集模块与PCM发射机，定子端固定PCM接收天线，构建了稳定可靠的无线通信系统。

通信体制为PCM-FM，可在25000转/分钟转速与+125℃高温环境下稳定工作。

适用于发动机健康监测系统、参数实时采集、故障预警模块等业务场景。

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产品特点

1. 1. 极端环境耐受性
   • • 工作温度：-40°C ~ +125°C
   • • 在+125℃高温环境下仍能保证数据稳定传输，满足发动机燃烧室周边热环境需求。
2. 2. 高速旋转适配能力强
   • • 支持最高转速25000转/分钟，系统通过板载集成PCB天线与无线感应供电技术，实现旋转件与静止端之间高效信号耦合与稳定数据同步。
3. 3. 高性能轻量化设计
   • • 通信速率：≥20Mbps
   • • 发射机功耗：＜4W
   • • 体积规格：≤Φ60mm×13mm
   • • 重量：≤200g
   • • 专为航空高集成场景打造，便于快速安装与系统整合。

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系统组成

整套系统分为转子端与定子端：

• • 转子端：搭载信号采集器与PCM发射机，随旋转部件同步运动。
• • 定子端：固定安装PCM接收天线，静止不动。

工作流程如下：

1. 1. 信号采集器获取发动机实时运行数据；
2. 2. 数据经由PCM发射机进行调制（PCM-FM）编码；
3. 3. 发射信号通过板载天线发射；
4. 4. 定子端PCM接收天线捕获发射信号；
5. 5. 信号传输至远端PCM接收机系统，最终还原为原始数据。

图1｜信号采集与传输模块安组成意图

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产品功能描述

1. 1. PCM数据无线传输功能
   支持通过无线通道传输PCM调制数据，兼容码型包括RNRZ-L与NRZ-L，确保数据格式与传统测试系统保持一致。
2. 2. 高可靠性接收机制
   接收端误码率小于等于1×10⁻⁵，数据传输延迟小于等于500μs，满足航空发动机对高温下参数采集的强实时性要求。
3. 3. 多接口兼容设计
   PCM码流对外可用同步422接口与异步422接口，适配当前主流机载数据采集系统。
4. 4. 全场景稳定运行
   板载发射PCB天线PCM 发射机，能够在+125°C及25000转/分钟的条件下稳定运行。

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产品主要技术指标

性能指标	技术参数
通信体制	PCM-FM
工作频段	L频段（1.4GHz ~ 1.5GHz）
数据传输率	≥20Mbps
接收误码率	≤1×10⁻⁵
传输延时	≤500μs
发射机尺寸	≤Φ60mm×13mm
发射机重量	≤200g
发射机功耗	≤4W（无线感应供电）
PCM对外接口类型	同步422接口、异步422接口
工作温度支持	-40°C ~ +125°C
支持最大旋转速度	≤25000转/分钟

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实物展示

产品为成熟产品，已经在多个型号的发动机上应用。不同的发动机的直径不同，产品的尺寸不同，支持定制开发。

以下是某型发射机的实物照片：

图2｜系统实物图展示，整机满足航空环境使用需求

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总结

这款非接触式信号传输系统为航空发动机内高速旋转部件信号传输难题提供了一个稳定、可靠的解决方案。

通过PCM-FM编码体制、无线感应供电、板载PCB天线设计，以及轻量化小型化结构优化，成功实现了：

• • 适应25000转/分钟高速旋转
• • 承受**+125℃高温**环境
• • 实现**≥20Mbps通信速率**
• • 满足误码率1×10⁻⁵、延迟≤500μs的传输要求

这套系统打破了国外类似产品的技术壁垒，具备完全的自主研发基础和国内装配应用能力。