對我國航空機(jī)電系統(tǒng)相關(guān)控制技術(shù)的探討

高俊嶺

(中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一二研究所，陜西 西安 710000)

1．前言

航空機(jī)電系統(tǒng)作為飛機(jī)的“肌體”，是提升軍用飛機(jī)整體作戰(zhàn)性能和安全所必須的關(guān)鍵功能系統(tǒng)，它的落后會影響新一代戰(zhàn)機(jī)發(fā)展，進(jìn)而影響航空工業(yè)的整體發(fā)展水平。隨著科技的發(fā)展，國家逐漸加大對航空的支持力度，航空機(jī)電技術(shù)的也取得了長足的進(jìn)步。但是整體來房地產(chǎn)航空機(jī)電系統(tǒng)始終是個大的個盲區(qū)，目前的狀態(tài)是企業(yè)分散、規(guī)模小、能力弱，沒有核心競爭力，無法與國際先進(jìn)水平同臺競技，所以做好“航空機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展專項(xiàng)”，對提升我國航空工業(yè)發(fā)展水平具有非常重要的作用。本論文分析航空機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)發(fā)展的歷程，并探討今后的發(fā)展道路非常有必要。

2．機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)發(fā)展歷程

目前，美國對于航空機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)的研究最為前列和前衛(wèi)，研究開始于20世紀(jì)80年代，美國制定了一個系統(tǒng)的機(jī)電綜合研究方案，這個方案體現(xiàn)出了機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)研究的連續(xù)性和繼承性。

2．1 公共設(shè)備管理系統(tǒng) (UMS)計(jì)劃

一般而言，以往的機(jī)電都是使用專用控制器，而且數(shù)量很多，這種普遍的效果造成了機(jī)電的可靠性不佳，信息沒有辦法大量的共享。因此，從20世紀(jì)80年代開始，英國驗(yàn)證機(jī)計(jì)劃(EAP)研發(fā)出了公共設(shè)備管理系統(tǒng) (我國稱之為機(jī)電綜合管理系統(tǒng))，這種公共設(shè)備管理系統(tǒng)包括了4個處理器機(jī)，這一研發(fā)打破了機(jī)電系統(tǒng)一直以來依賴于大量的專用控制器和電源轉(zhuǎn)換模塊的情況，讓機(jī)電系統(tǒng)更加容易得到控制，系統(tǒng)的布局也更加科學(xué)，信息共享的空間也更加廣闊。

2．2 “熱油箱”燃油熱管理系統(tǒng)計(jì)劃

飛機(jī)中的電子設(shè)備不斷增加，需要解決的問題也越來越多，采用傳統(tǒng)的沖壓空氣當(dāng)做熱沉已經(jīng)沒有適應(yīng)當(dāng)時的飛機(jī)飛行的需要，所以，飛機(jī)的熱管理必須得到提升，飛機(jī)的發(fā)動機(jī)引氣也必須要提高效率。20世紀(jì)80年代，美國空軍開展了名為“熱油箱”燃油熱管理系統(tǒng)計(jì)劃。在這個計(jì)劃中，第一次使用了JP8+100耐高溫燃油來當(dāng)做熱沉進(jìn)行蓄熱活動，這一做法的效果是值得肯定的，它大大降低了環(huán)控系統(tǒng)在引氣方面的需要，還有效的提升了熱管理的效果。

2．3 多電飛機(jī) (MEA)計(jì)劃

一直以來，飛機(jī)的飛行可靠性都不高，于是提出了全電飛機(jī)的概念，但是，要想快速實(shí)現(xiàn)全電飛機(jī)，令飛機(jī)上的機(jī)電都可以采用二次電源進(jìn)行供電，這幾乎是不可能的事情，所以，美國在20世紀(jì)70年代提出了多電飛機(jī)的計(jì)劃，用于暫時的取代全電飛機(jī)計(jì)劃。多電飛機(jī)計(jì)劃主要內(nèi)容是要求飛機(jī)上的機(jī)電設(shè)備和操作的能源均采用二次電能，不論是啟動發(fā)電，還是電力剎車，都進(jìn)行了進(jìn)一步探索。多電飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是減輕了重量，操作更加簡便，易于維修，成本很低。

2．4 子系統(tǒng)綜合技術(shù)演示驗(yàn)證 (J/IST)計(jì)劃

多電飛機(jī)方案提出的時候，沒有考慮到大系統(tǒng)、多系統(tǒng)懂得綜合問題，也沒有想到飛機(jī)的隱身和激動限制也會導(dǎo)致熱管理效率限制。為了進(jìn)一步的探索這個深刻的問題，1995年，美國空軍開始實(shí)施子系統(tǒng)綜合技術(shù)演示驗(yàn)證計(jì)劃，這個計(jì)劃主要是進(jìn)行幾十個演示實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，目的是為了進(jìn)一步分析多電飛機(jī)的熱管理限制情況。

2．5 綜合飛行器能量技術(shù) (INVENT)計(jì)劃和能量優(yōu)化飛機(jī) (EOA)計(jì)劃

美國空軍于2008年提現(xiàn)了“能量優(yōu)化飛機(jī)”計(jì)劃。在這個計(jì)劃中，綜合飛行器能量技術(shù)是其中一個最為關(guān)鍵的計(jì)劃。這個計(jì)劃主要研究都集中在F－35飛機(jī)中，盡量提高飛機(jī)的熱管理效率，同時，大大縮減地面維護(hù)時間。該計(jì)劃的中心問題主要是解決飛機(jī)的熱管理問題，從而探索一個“綜合飛行器能量技術(shù)建模需求與實(shí)現(xiàn)計(jì)劃”框架。

3．機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)

3．1 基于模型的機(jī)電綜合系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)

基于模型的機(jī)電綜合系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)的核心是模型設(shè)計(jì)方式，運(yùn)用動態(tài)數(shù)學(xué)的模式來代替靜態(tài)的數(shù)據(jù)表格，這種模式可以非常準(zhǔn)確的各個機(jī)電系統(tǒng)之間的相互作用和運(yùn)行情況。該技術(shù)一方面可以解決飛機(jī)的自適應(yīng)動力與熱管理系統(tǒng)、燃油熱管理系統(tǒng)與飛行器系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)構(gòu)成熱模型仿真回路等問題，另一方面可以解決能源問題。

3．2 機(jī)電綜合管理技術(shù)

機(jī)電綜合管理系統(tǒng)主要運(yùn)行的方式是同時享用機(jī)電系統(tǒng)的硬件設(shè)備性能，進(jìn)而有效的進(jìn)行信息共享，在這個過程中，又能夠和飛控系統(tǒng)、推進(jìn)控制系統(tǒng)、航空電子系統(tǒng)等系統(tǒng)進(jìn)行融合，使得信息的融合更加的密切，這就為機(jī)電系統(tǒng)的控制和管理工作提供了必要的基礎(chǔ)，使得系統(tǒng)更加易于控制和監(jiān)控。飛行員操作這種系統(tǒng)將更加的簡單易信。機(jī)電綜合管理技術(shù)的主要核心理念是進(jìn)行綜合性控制，通過綜合性控制飛機(jī)，讓機(jī)電系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行融合，衍生出新的控制系統(tǒng)，包括閉式環(huán)控系統(tǒng)、主動重心控制系統(tǒng)等等。

4．結(jié)束語

綜上所述，航空機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中得到完善，今后還需要進(jìn)一步的對航空機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而探討其中的關(guān)鍵性技術(shù)，提高航空機(jī)電系統(tǒng)的綜合技術(shù)水平。

［1］．航空機(jī)電系統(tǒng)綜合航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室［J］．航空科學(xué)技術(shù)，2013．

［2］王君，呂寶軍，陶逢．對航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)探討 ［J］．電子制作，2013，．

［3］王浚，劉永績，董素君．綜合機(jī)載機(jī)電及環(huán)控系統(tǒng)新技術(shù)［J］．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2003．

［4］沙南生，王占林．航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)［J］．國際航空，2000．