对我国航空机电系统相关控制技术的探讨

2014-08-15高俊岭

城市地理 2014年20期

高俊岭

(中国兵器工业集团第二一二研究所，陕西西安 710000)

1．前言

航空机电系统作为飞机的“肌体”，是提升军用飞机整体作战性能和安全所必须的关键功能系统，它的落后会影响新一代战机发展，进而影响航空工业的整体发展水平。随着科技的发展，国家逐渐加大对航空的支持力度，航空机电技术的也取得了长足的进步。但是整体来房地产航空机电系统始终是个大的个盲区，目前的状态是企业分散、规模小、能力弱，没有核心竞争力，无法与国际先进水平同台竞技，所以做好“航空机电系统发展专项”，对提升我国航空工业发展水平具有非常重要的作用。本论文分析航空机电系统综合技术发展的历程，并探讨今后的发展道路非常有必要。

2．机电系统综合技术发展历程

目前，美国对于航空机电系统综合技术的研究最为前列和前卫，研究开始于20世纪80年代，美国制定了一个系统的机电综合研究方案，这个方案体现出了机电系统综合技术研究的连续性和继承性。

2．1 公共设备管理系统 (UMS)计划

一般而言，以往的机电都是使用专用控制器，而且数量很多，这种普遍的效果造成了机电的可靠性不佳，信息没有办法大量的共享。因此，从20世纪80年代开始，英国验证机计划(EAP)研发出了公共设备管理系统 (我国称之为机电综合管理系统)，这种公共设备管理系统包括了4个处理器机，这一研发打破了机电系统一直以来依赖于大量的专用控制器和电源转换模块的情况，让机电系统更加容易得到控制，系统的布局也更加科学，信息共享的空间也更加广阔。

2．2 “热油箱”燃油热管理系统计划

飞机中的电子设备不断增加，需要解决的问题也越来越多，采用传统的冲压空气当做热沉已经没有适应当时的飞机飞行的需要，所以，飞机的热管理必须得到提升，飞机的发动机引气也必须要提高效率。20世纪80年代，美国空军开展了名为“热油箱”燃油热管理系统计划。在这个计划中，第一次使用了JP8+100耐高温燃油来当做热沉进行蓄热活动，这一做法的效果是值得肯定的，它大大降低了环控系统在引气方面的需要，还有效的提升了热管理的效果。

2．3 多电飞机 (MEA)计划

一直以来，飞机的飞行可靠性都不高，于是提出了全电飞机的概念，但是，要想快速实现全电飞机，令飞机上的机电都可以采用二次电源进行供电，这几乎是不可能的事情，所以，美国在20世纪70年代提出了多电飞机的计划，用于暂时的取代全电飞机计划。多电飞机计划主要内容是要求飞机上的机电设备和操作的能源均采用二次电能，不论是启动发电，还是电力刹车，都进行了进一步探索。多电飞机的优点是减轻了重量，操作更加简便，易于维修，成本很低。

2．4 子系统综合技术演示验证 (J/IST)计划

多电飞机方案提出的时候，没有考虑到大系统、多系统懂得综合问题，也没有想到飞机的隐身和激动限制也会导致热管理效率限制。为了进一步的探索这个深刻的问题，1995年，美国空军开始实施子系统综合技术演示验证计划，这个计划主要是进行几十个演示实验和验证，目的是为了进一步分析多电飞机的热管理限制情况。

2．5 综合飞行器能量技术 (INVENT)计划和能量优化飞机 (EOA)计划

美国空军于2008年提现了“能量优化飞机”计划。在这个计划中，综合飞行器能量技术是其中一个最为关键的计划。这个计划主要研究都集中在F－35飞机中，尽量提高飞机的热管理效率，同时，大大缩减地面维护时间。该计划的中心问题主要是解决飞机的热管理问题，从而探索一个“综合飞行器能量技术建模需求与实现计划”框架。

3．机电系统综合技术发展重点

3．1 基于模型的机电综合系统顶层设计与仿真技术

基于模型的机电综合系统顶层设计与仿真技术的核心是模型设计方式，运用动态数学的模式来代替静态的数据表格，这种模式可以非常准确的各个机电系统之间的相互作用和运行情况。该技术一方面可以解决飞机的自适应动力与热管理系统、燃油热管理系统与飞行器系统、发动机构成热模型仿真回路等问题，另一方面可以解决能源问题。

3．2 机电综合管理技术

机电综合管理系统主要运行的方式是同时享用机电系统的硬件设备性能，进而有效的进行信息共享，在这个过程中，又能够和飞控系统、推进控制系统、航空电子系统等系统进行融合，使得信息的融合更加的密切，这就为机电系统的控制和管理工作提供了必要的基础，使得系统更加易于控制和监控。飞行员操作这种系统将更加的简单易信。机电综合管理技术的主要核心理念是进行综合性控制，通过综合性控制飞机，让机电系统的各个部分进行融合，衍生出新的控制系统，包括闭式环控系统、主动重心控制系统等等。