【正文】 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目（ 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展綜述 ） 院 (系 )\部 航空裝備工程系 學(xué)生姓名 陳俊南 學(xué) 號 202100151068 專 業(yè) 航空發(fā)動機(jī)主體維修 班 級 發(fā)動機(jī) 0901 指導(dǎo)老師 郭平老師 完成時間 2021 年 4 月 二 0 一二 年 五 月 二十 日 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目錄 內(nèi)容摘要 ................................................ 1 關(guān)鍵詞 .................................................. 1 第一章 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計要 求與功能 ............ 1 控制系統(tǒng)的設(shè)計要求 .........………………… ...………………… 1 控制系統(tǒng)的功能 …… ...……………………………………… ...4 第二章 航空 發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的基本類型 .................. 12 機(jī)械液壓控制系統(tǒng) …………………………… .................13 數(shù)字式電子控制系統(tǒng) ……………………………… .............13 第三章 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的故障分析 滑油系統(tǒng)故障分析 .................. 空中停車故障 分析 ................. GET 故障分析 ................ 第四章 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展以及國內(nèi)發(fā)展概況 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展 ................ ................ 總結(jié) 。 致謝 。 參考文獻(xiàn) ............................................... 21 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)生 姓名 陳俊 南 學(xué)號 68 系別 航空系 班級 發(fā)動機(jī)0901 指導(dǎo) 老師 郭平 （論文）題目： 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展綜述 ： 2021 年 11 月 23 日～期末，在校查閱資料，進(jìn)畢業(yè)設(shè)計和論文初步 2021 年 3 月 1 日～ 5 月 21 日進(jìn)行畢業(yè)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計和論文撰寫，并上交畢業(yè)實(shí)踐報告和畢業(yè)設(shè)計（ 論文）材料 2021 年 4 月畢業(yè)設(shè)計（論文）上交電子文檔，進(jìn)行中期檢查和修改 2021 年 6 月 1 日～ 6 月 13 日進(jìn)行論文答辯 （可以附頁） 【１】 彼特洛夫Ъ Ｈ ，等．燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)自動控 制系統(tǒng)設(shè)計［Ｍ］．毛可久，等，譯．北京：國防工業(yè)出版社，１９８８． 【２】 管彥深，張加楨．航空動力裝置控制：系統(tǒng)部分［Ｍ］．北京：國防工業(yè)出版社，１９８５． 【３】 廉筱純，吳虎．航空發(fā)動機(jī)原理［Ｍ］．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2021． 【４】 西北工業(yè)大學(xué)，南京航空學(xué)院，北京航空學(xué)院．航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)原理［Ｍ］．北京：國防工業(yè)出版社，１９８１． 【５】 斯遼赫欽科ＣＭ，索蘇洛夫ＢＡ．雙路式渦輪噴氣發(fā)動機(jī)原理［Ｍ］．趙振才，等，譯．北京：國防工業(yè)出版社，１９８６． 【６】 聶恰耶夫Ю Н．航空動力裝置 控制規(guī)律與特性［Ｍ］，單鳳桐，等，譯．北京：國防工業(yè)出版社，１９９９． 【７】 廉筱純，吳虎．航空燃?xì)廨啓C(jī)原理［Ｍ］．北京：國防工業(yè)出版社，2021． 【８】 何植岱，高浩．高等飛行動力學(xué)［Ｍ］．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，１９９０． 【９】 張明廉，等．飛行控制系統(tǒng)［Ｍ］．北京：航空工業(yè)出版社，１９９４． 【１０】 緒芳勝彥．現(xiàn)代控制工程［Ｍ］．盧伯英，等，譯．北京：科學(xué)出版社，１９７６． 【１１】 胡壽松．自動控制原理［Ｍ］．北京：國防工業(yè)出版社，１９８４． 【１２】 鄭大中．線性系統(tǒng)理論［Ｍ］．北京：清 華大學(xué)出版社， １９９０． 【１３】 徐和生，陳錦娣．線性多變量系統(tǒng)的分析與設(shè)計［Ｍ］．北京：國防工業(yè)出版社， 1989. 【 14 】 《航空發(fā)動機(jī)控制》下冊。 【 15 】 圖書館相關(guān)資料。 【 16 】 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資料。 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展綜述 (長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,發(fā)動機(jī) 0901 班 68 號 陳俊南 ) 內(nèi)容摘要 ： 航空發(fā)動機(jī)的工作過程是及其復(fù)雜的氣動熱力過程。對這樣一個復(fù)雜且編號多的過程如果不加以控制，航空發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)是根本不能正常工作的。航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的工作目的就在于使其在任何環(huán)境條件和任何工作狀態(tài)下都能穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，并且充分發(fā)揮其性能效益。 隨著航空發(fā)動機(jī)工作系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其控制也在不斷發(fā)展。這一發(fā)展可以大體歸納為：由基于經(jīng)典控制理論的單 變量控制系統(tǒng)發(fā)展到基于現(xiàn)代控制理論的多變量控制系統(tǒng)，由機(jī)械液壓控制系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)字式電子控制系統(tǒng)，由航空發(fā)動機(jī)各部分單獨(dú)控制發(fā)展到各部分綜合控制。 關(guān)鍵字： 航空發(fā)動機(jī) 控制系統(tǒng) 綜述 第一章 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計要求以及功能 控制系統(tǒng)的設(shè)計要求 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時必須滿足四個方面的要求，即性能要求、可靠性要求、可維護(hù)性要求和質(zhì)量要求。 １ . 性能要求 從控制系統(tǒng)分析與設(shè)計角度考慮，這些要求即為系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能要求。 （１）穩(wěn)定性。與一般控制系統(tǒng)比較，航空發(fā) 動機(jī)的穩(wěn)定性問題更為突出。航空發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)變化范圍寬，環(huán)境條件變化大，因此它的特性變化很大。在某些情況下，例如高空低速飛行時，它的特性變得很差；當(dāng)機(jī)動飛行、武器發(fā)射時，航空發(fā)動機(jī)又在極為不利的條件下工作。這些情況給控制系統(tǒng)設(shè)計帶來了苛刻的要求?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計必須保證系統(tǒng)在任何環(huán)境條件下以及受到任何形式的干擾作用時都具有良好的穩(wěn)定性。 （２）動態(tài)性能。控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)保證系統(tǒng)具有良好的動態(tài)品質(zhì)，即響應(yīng)要快、超調(diào)小、振蕩少；由一種工作狀態(tài)到另一種工作狀態(tài)的過渡態(tài)控制，過渡時間要短，并且平穩(wěn)與可靠。 航空發(fā)動機(jī)的 動態(tài)性能取決于所采用的控制方法。例如，發(fā)動機(jī)的加速，如果采用沿著接近于喘振邊界線進(jìn)行加速的方法，則發(fā)動機(jī)的加速時間最短，這意味著發(fā)動機(jī)可在最短的時間 內(nèi)獲得最大的推力，然而加速過程又受到發(fā)動機(jī)工作必須絕對安全可靠的限制。因此，控制系統(tǒng)設(shè)計時不得不在高的動態(tài)性能指標(biāo)與發(fā)動機(jī)安全工作要求之間進(jìn)行折中。 （３）穩(wěn)態(tài)性能。控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能要求即控制精度要求?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計時應(yīng)保證系統(tǒng)有足夠高的控制精度，以便保證航空發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)性能的充分發(fā)揮和工作安全可靠，例如在發(fā)動機(jī) 其他參數(shù)不變時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低１％，則推力將減小３ ％，對推力，這對發(fā)動機(jī)性能是一個很大的損失。航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng) 的控制性能取決于所選擇的控制方法、控制參數(shù)和對這些參數(shù)控制的精度。 ２ . 航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行時，由于工作狀態(tài)和環(huán)境條件的不斷變化，實(shí)際存在的各種隨機(jī)干擾因素的影響以及元件、部件的老化等問題使系統(tǒng)出現(xiàn)各種各樣的故障，這些故障將影響到系統(tǒng)的性能，甚至影響到系統(tǒng)的正常工作。對于機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)，由于其工作頻帶低，當(dāng)即將出現(xiàn)故障時，多數(shù)情況下，駕駛員能及時發(fā)現(xiàn)并能及時處理。然而對數(shù) 字式電子控制系統(tǒng)，由于工作頻帶寬、運(yùn)行速度快，在故障情況下駕駛員來不及反應(yīng)，更不可能及時處理，因此，就提出了數(shù)字式電子控制系統(tǒng)的可靠性問題。隨著航空發(fā)動機(jī)性能要求的不斷提高，數(shù)字式電子控制系統(tǒng)愈來愈復(fù)雜，出現(xiàn)故障的概率也就增加，因而控制系統(tǒng)的可靠性要求也就愈來愈高?？煽啃允侵赶到y(tǒng)及組成系統(tǒng)的元件和部件的功能在規(guī)定的時間內(nèi)工作的穩(wěn)定程度，也就是在規(guī)定的時間內(nèi)，系統(tǒng)、元件、部件是否處于良好的工作狀態(tài)，任何一個系統(tǒng)如果不具有可靠性或可靠性很差都是不能使用的?？煽啃栽O(shè)計是控制系統(tǒng)設(shè)計極為重要的部分。對于數(shù)字式電子控 制系統(tǒng)，還需要考慮傳感器損壞、信號傳輸線路斷路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)損壞、傳感器因較強(qiáng)的外界干擾而引起的信號波動等硬故障和傳感器飄移、隨機(jī)噪聲引起的信號變化等軟故障。因此，系統(tǒng)設(shè)計時必須采取故障檢測與隔離措施，并采用容錯控制及余度控制技術(shù)，以保證系統(tǒng)的正常工作。在航空航天領(lǐng)域內(nèi)，控制系統(tǒng)的可靠性尤其重要，有時極其微小的故障也會帶來災(zāi)難性的后果。美國“挑戰(zhàn)者號”航天飛機(jī)空中爆炸，歐洲“阿利亞娜號”火箭發(fā)射失敗，以及世界各國飛 機(jī)的飛行事故都說明了系統(tǒng)可靠性的重要。只有成功地解決了可靠性問題，才能避免事故的發(fā)生。 ３ . 維護(hù)性要求 可維護(hù)性是航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的重要要求之一，發(fā)動機(jī)狀 態(tài)監(jiān)控與故障診斷即是對維護(hù)性的重大發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計時必須把系統(tǒng)的可維護(hù)性放在首要位置考慮。在外場使用時必須便于檢查，而在返修時必須便于分解，便于對有故障零部件和老化零部件的更換，便于重新安裝與調(diào)試。不具有可維護(hù)性的系統(tǒng)實(shí)際上是降低了它的使用壽命，在經(jīng)濟(jì)上是一種損失。 ４ . 控制系統(tǒng)的重量應(yīng)盡可能輕，以滿足發(fā)動機(jī)推重比要求，而推重比是發(fā)動機(jī)最重要的性能指標(biāo)。為此，控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)選擇性能好的輕質(zhì)元器件和材料?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)盡可能簡單 。為了提高航空發(fā)動機(jī)的性能必須采用更為先進(jìn)的控制模式和控制方法，然而先進(jìn)的控制模式和控制方法的實(shí)際應(yīng)用絕非一項(xiàng)輕而易舉的工作，需要經(jīng)過方案擬定、航空發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型研究、控制軟件研究、硬件設(shè)計、控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)、臺架試驗(yàn)、高空臺試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等各個階段的研究，最后才能對所設(shè)計的控制系統(tǒng)進(jìn)行評估。其中每一階段都需要進(jìn)行大量的工作。在可靠性要求的實(shí)現(xiàn)方面必須經(jīng)過可靠性設(shè)計、元部件可靠性試驗(yàn)及系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)等。總之，先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，涉及許多研究機(jī)構(gòu)、從事各方面工作的研究人員以及他們 協(xié)調(diào)