航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)研究

王林林

摘 要：近年來，我國航空工業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別在航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域成果頻出，進(jìn)一步促進(jìn)了我國航空工業(yè)的發(fā)展。全權(quán)限航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字電子控制技術(shù)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的新型控制技術(shù)，有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的控制性能，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的操縱性與可靠性，充分發(fā)揮出了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，得到了許多國家的重視和研究，已經(jīng)得到了一定規(guī)模的應(yīng)用，具有較為廣闊的發(fā)展空間。本文主要針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)進(jìn)行簡要的分析與研究，并對(duì)其進(jìn)行簡要的闡述。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；全權(quán)限數(shù)字電子控制；研究

0 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)作為航空工業(yè)中的核心技術(shù)之一，對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，得到了許多國家的重視。全權(quán)限航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字電子控制技術(shù)作為一項(xiàng)新型技術(shù)，其利用計(jì)算機(jī)的數(shù)字運(yùn)算取代傳統(tǒng)的機(jī)械式調(diào)節(jié)器，通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算及邏輯處理能力，更加迅速靈活的完成對(duì)發(fā)電機(jī)的控制，從而改善了其操控性，充分發(fā)掘了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。本文主要針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的分析和闡述。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)的簡介

1.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)的概述

航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)（FADEC）是一套利用計(jì)算機(jī)的數(shù)字運(yùn)算能力完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)的控制任務(wù)的系統(tǒng)，其是高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的必備設(shè)備之一，對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能有著重要的意義。航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)（FADEC）主要由燃油計(jì)量組件、壓氣機(jī)控制系統(tǒng)、間隙控制系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)以及各類傳感器等構(gòu)成。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制正處于從傳統(tǒng)液壓機(jī)械室向數(shù)字電子式轉(zhuǎn)變的過程之中，為了抓住這一機(jī)遇，切實(shí)提高我國航空工業(yè)的技術(shù)水平，我國在上世紀(jì)八十年代便開展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制技術(shù)的相關(guān)研究，并通過數(shù)字仿真、環(huán)境模擬等不同試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)與完善，促進(jìn)了我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展。

1.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的液壓機(jī)械式控制方式相比，全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)具有獨(dú)特的優(yōu)勢：

（1）有效提高了發(fā)電機(jī)的性能。由于全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，能通過計(jì)算始終將發(fā)動(dòng)機(jī)保持與最佳狀態(tài)，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與過渡特性，充分發(fā)掘發(fā)動(dòng)機(jī)的性能潛力。

（2）降低了燃油消耗。全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)能夠根據(jù)動(dòng)力需要，將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整為最佳狀態(tài)，因此能夠有效減少發(fā)動(dòng)機(jī)不必要的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而有效地降低了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。

（3）降低了維修成本。運(yùn)用全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)之后，大大減少了航空發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高和轉(zhuǎn)速過高的情況，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的故障概率，同時(shí)配合故障輔助診斷，能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的維修成本。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)的構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)主要由數(shù)字電子控制器、燃油供油裝置、尾噴口控制裝置以及各類傳感器繼電器組成，為了保證系統(tǒng)的可靠性，采用了雙通道、帶備份的設(shè)計(jì)形式，在關(guān)鍵傳感器處也采用了雙余度設(shè)計(jì)，從而保證了控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2.1 數(shù)字電子控制器

數(shù)字電子控制器是完成數(shù)據(jù)采集、傳輸及處理的重要部分，為保證其工作可靠性，大多采用雙通道設(shè)計(jì)。由于在正常運(yùn)行時(shí)，數(shù)字電子控制器長期工作于50到70攝氏度的高溫下，短時(shí)間內(nèi)甚至可能達(dá)到90攝氏度以上，為了保證高溫下控制器仍能正常運(yùn)行，這就需要合理地設(shè)計(jì)控制器的功耗與散熱，充分考慮溫度對(duì)其影響，科學(xué)地對(duì)各器件進(jìn)行布局，有效地避免高溫造成的電路性能的降低。

除溫度外，電磁干擾也是影響控制器正常運(yùn)行的重要因素。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)電流高達(dá)數(shù)百安培，因此數(shù)字電子控制器的電磁環(huán)境十分不利，這就要求控制器具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，以排除電磁干擾對(duì)其正常運(yùn)行的影響。

2.2 液壓機(jī)械裝置

液壓機(jī)械裝置主要包括主燃油以及加力燃油供油裝置，其負(fù)責(zé)根據(jù)燃油需要調(diào)節(jié)燃油的供給量，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行有著重要的意義。一般情況下，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，通常液壓機(jī)械裝置配備有備份調(diào)節(jié)器，其在數(shù)控系統(tǒng)故障下仍能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。供油裝置一般通過對(duì)斜盤角度的控制完成對(duì)燃油的計(jì)量，這種方式不僅結(jié)構(gòu)簡單可靠，并且具有較低的功耗和溫升，對(duì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的安全性有著重要的作用。

2.3 系統(tǒng)控制軟件

系統(tǒng)控制軟件是整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)的核心，其負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各裝置完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)控制操作，主要具有信號(hào)輸入采集、存儲(chǔ)處理、通訊交互、故障診斷以及輸出控制等多項(xiàng)功能。為了保證軟件運(yùn)行的可靠性，一般將其嵌入至雙通道嵌入式控制器中，并且具有四個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的CPU，以保證足夠的計(jì)算能力以及較高的可靠性。

3 結(jié)束語

隨著我國航空工業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)技術(shù)水平不斷提高，相信隨著相關(guān)研究的不斷深入，我國在航空發(fā)動(dòng)機(jī)全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)方面必將取得更為廣泛的應(yīng)用。

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