航空发动机全权限数字电子控制系统研究

王林林

摘 要：近年来，我国航空工业取得了突飞猛进的发展，特别在航空发动机控制领域成果频出，进一步促进了我国航空工业的发展。全权限航空发动机数字电子控制技术作为发动机的新型控制技术，有效地提高了发动机的控制性能，改善了发动机的操纵性与可靠性，充分发挥出了发动机的性能，得到了许多国家的重视和研究，已经得到了一定规模的应用，具有较为广阔的发展空间。本文主要针对航空发动机全权限数字电子控制系统进行简要的分析与研究，并对其进行简要的阐述。

关键词：航空发动机；全权限数字电子控制；研究

0 引言

航空发动机的控制技术作为航空工业中的核心技术之一，对整个行业的发展起着至关重要的作用，得到了许多国家的重视。全权限航空发动机数字电子控制技术作为一项新型技术，其利用计算机的数字运算取代传统的机械式调节器，通过计算机强大的运算及逻辑处理能力，更加迅速灵活的完成对发电机的控制，从而改善了其操控性，充分发掘了发动机的性能。本文主要针对航空发动机全权限数字电子控制系统进行了简要的分析和阐述。

1 航空发动机全权限数字电子控制系统的简介

1.1 航空发动机全权限数字电子控制系统的概述

航空发动机全权限数字电子控制系统（FADEC）是一套利用计算机的数字运算能力完成航空发动机的控制任务的系统，其是高性能航空发动机的必备设备之一，对提高发动机性能有着重要的意义。航空发动机全权限数字电子控制系统（FADEC）主要由燃油计量组件、压气机控制系统、间隙控制系统、起动系统以及各类传感器等构成。

航空发动机控制正处于从传统液压机械室向数字电子式转变的过程之中，为了抓住这一机遇，切实提高我国航空工业的技术水平，我国在上世纪八十年代便开展了航空发动机全权限数字电子控制技术的相关研究，并通过数字仿真、环境模拟等不同试验对其进行了改进与完善，促进了我国航空发动机控制技术的不断发展。

1.2 航空发动机全权限数字电子控制系统的优点

与传统的液压机械式控制方式相比，全权限数字电子控制系统具有独特的优势：

（1）有效提高了发电机的性能。由于全权限数字电子控制系统具有强大的计算能力，能通过计算始终将发动机保持与最佳状态，改善发动机的启动与过渡特性，充分发掘发动机的性能潜力。

（2）降低了燃油消耗。全权限数字电子控制系统能够根据动力需要，将发动机调整为最佳状态，因此能够有效减少发动机不必要的运转，从而有效地降低了航空发动机的燃油消耗。

（3）降低了维修成本。运用全权限数字电子控制系统之后，大大减少了航空发动机温度过高和转速过高的情况，降低了发动机的故障概率，同时配合故障辅助诊断，能够有效降低发动机的维修成本。

2 航空发动机全权限数字电子控制系统的构成与实现

航空发动机全权限数字电子控制系统主要由数字电子控制器、燃油供油装置、尾喷口控制装置以及各类传感器继电器组成，为了保证系统的可靠性，采用了双通道、带备份的设计形式，在关键传感器处也采用了双余度设计，从而保证了控制系统运行的可靠性。

2.1 数字电子控制器

数字电子控制器是完成数据采集、传输及处理的重要部分，为保证其工作可靠性，大多采用双通道设计。由于在正常运行时，数字电子控制器长期工作于50到70摄氏度的高温下，短时间内甚至可能达到90摄氏度以上，为了保证高温下控制器仍能正常运行，这就需要合理地设计控制器的功耗与散热，充分考虑温度对其影响，科学地对各器件进行布局，有效地避免高温造成的电路性能的降低。

除温度外，电磁干扰也是影响控制器正常运行的重要因素。由于航空发动机在启动时电流高达数百安培，因此数字电子控制器的电磁环境十分不利，这就要求控制器具有较强的抗电磁干扰能力，以排除电磁干扰对其正常运行的影响。

2.2 液压机械装置

液压机械装置主要包括主燃油以及加力燃油供油装置，其负责根据燃油需要调节燃油的供给量，对航空发动机的正常运行有着重要的意义。一般情况下，为了保证发动机运行的可靠性，通常液压机械装置配备有备份调节器，其在数控系统故障下仍能保证发动机的正常运行。供油装置一般通过对斜盘角度的控制完成对燃油的计量，这种方式不仅结构简单可靠，并且具有较低的功耗和温升，对保证发动机运行的安全性有着重要的作用。

2.3 系统控制软件

系统控制软件是整个航空发动机全权限数字电子控制系统的核心，其负责协调各装置完成对发动机的各项控制操作，主要具有信号输入采集、存储处理、通讯交互、故障诊断以及输出控制等多项功能。为了保证软件运行的可靠性，一般将其嵌入至双通道嵌入式控制器中，并且具有四个独立运行的CPU，以保证足够的计算能力以及较高的可靠性。

3 结束语

随着我国航空工业的不断发展，相关技术水平不断提高，相信随着相关研究的不断深入，我国在航空发动机全权限数字电子控制系统方面必将取得更为广泛的应用。

参考文献：

[1]姚华，等.航空发动机全权限数控系统研究和试飞验证[J].航空动力学报，2010，5（9）：12-13.

[2]陈彦强，等.航空发动机控制系统浅析[J].电子世界，2014，19（13）：261.

[3]姜晓莲.航空发动机数字电子控制综述[J].航空科学技术，2009，6（3）：63.