【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ， 使 控 制 量 按 控 制 器 計(jì) 算 的 規(guī)律變化 ， 以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作狀態(tài)。 主燃油控制和加力燃油控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是兩個(gè)電液伺服閥分別驅(qū)動(dòng)主燃油計(jì)量裝置和加 力燃油計(jì)量裝置。兩個(gè)計(jì)量裝置的位置分別控制主燃油泵和加力燃油泵輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)主燃 燒室和加力燃燒室的燃油流量。兩個(gè)計(jì)量裝置的 位置 分 別 由 兩 個(gè) 位 置 傳 感 器 測(cè) 量 ， 測(cè) 量 的 信 號(hào) 反饋到數(shù)字式電子控制器 ， 構(gòu)成局部反饋 ，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 圖 噴口面積控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓作動(dòng)筒。它的 運(yùn) 動(dòng) 由 電 液 伺 服 閥 進(jìn) 行 控 制 ， 并 利 用 噴 口 液 壓泵輸出的高壓油加以驅(qū)動(dòng)。液壓作動(dòng)筒的位置決 定 噴 口 面 積 的 大 小 ， 該 位 置 由 位 置 傳 感 器 測(cè)量 ， 測(cè)量的位置信 號(hào) 反 饋 到 數(shù) 字 式 電 子 控 制 器 ， 構(gòu) 成 局 部 反 饋 ， 以 便 提 高 控 制 精 度 和 動(dòng) 態(tài) 品質(zhì)。 圖 ，它所實(shí)現(xiàn)的控制規(guī)律如下： （１）非加力穩(wěn)態(tài)控制是主燃油流量ｑｍ，ｆ 控制發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ｎＬ＝ 常數(shù)；噴口面積Ａ８ 控制低壓渦輪出口溫度Ｔ５ ＝ 常數(shù)。 （２）加力穩(wěn)態(tài)控制是ｑｍ，ｆ 控制ｎＬ ＝ 常數(shù)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度Ｔ２＜２８８Ｋ時(shí)，Ａ８ 控制渦輪 膨脹比πＴ ＝ 常數(shù)，當(dāng)Ｔ２ ≥２８８Ｋ時(shí)， Ａ８ 控制Ｔ５ ＝ 常數(shù)；由操縱桿位置確定加力燃油流量 ｑｍ，ｆａｆ，以確定發(fā)動(dòng)機(jī)加力比；當(dāng)飛行條件變化時(shí)，根據(jù)高壓壓氣機(jī)出口壓力ｐ３ 對(duì)加力燃油流量 進(jìn)行開環(huán)補(bǔ)償控制，以使加力比保持不變。 （３）加速與減速控制是按照數(shù)字式電子控制器中預(yù)先設(shè)定的主燃油流量變化規(guī)律控制發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使其按一定規(guī)律變化。 此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，需要對(duì)高壓壓氣機(jī)出口壓力ｐ３ 和高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ｎＨ 加以限 制，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全工作。 從控制規(guī)律可以看出這是一個(gè)雙變量控制系統(tǒng)。兩個(gè)控制量分別為主燃油流量ｑｍ，ｆ 和噴 口面積 Ａ８；兩個(gè)被控制參數(shù)分別為低壓軸轉(zhuǎn)速ｎＬ 和低壓渦輪出口溫度Ｔ５ 或渦輪膨脹比πＴ 。 數(shù)字式電子控制器中的控制算法可以采用現(xiàn)代控制理論中的有關(guān)控制方法，也可以采用經(jīng)典 控制理論中的ＰＩＤ（ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｌＤｉｆｆｅｒａｎｔｉａｌ）控制方法。當(dāng)采用ＰＩＤ控制方法 時(shí)，需要考慮雙變量控制系統(tǒng)的解耦問(wèn)題。 當(dāng)數(shù)字式電子控制器有故障時(shí)切換到備份的機(jī)械液壓式控制器。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的控制 器，僅保證發(fā)動(dòng)機(jī)能運(yùn)行并返航。 以上僅介紹了簡(jiǎn)單的雙軸渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式電子控制系統(tǒng)，對(duì)多變量渦 輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng) 機(jī)數(shù)字式電子控制系統(tǒng)，由于控制變量的增加和控制規(guī)律的復(fù)雜，控制系統(tǒng)將變得復(fù)雜。在推 進(jìn)系統(tǒng)綜合控制和飛行／推進(jìn)系統(tǒng)綜合控制中，數(shù)字式電子控制系統(tǒng)將更為復(fù)雜。 第三章 控制系統(tǒng)的典型故障分析 滑油系統(tǒng)故障分析 發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)故障可能直接威脅到發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)的安全。例如：滑油用完的情況下幾分鐘內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)完全損壞。因此，滑油系統(tǒng)的壓力、溫度、滑油消耗量、滑油滲漏都要進(jìn)行監(jiān)控。 滑油消耗量過(guò)高： 滑油消耗量過(guò)大是指發(fā)動(dòng)機(jī)滑油消耗量超過(guò)規(guī)定值。主要是由于漲圈、篦齒在工作過(guò)程中磨損使得 擋油能力降低，螺栓、管路接頭松動(dòng)滲油，因轉(zhuǎn)子不平衡引起的封嚴(yán)失效等造成的。 滑油壓力不正常： 滑油壓力不正常主要表現(xiàn)為壓力偏高、偏低和壓力脈動(dòng)。引起滑油壓力不正常的因素有活門卡死、油濾堵塞、滑油泄露管路破裂、釋壓活門或滑油泵出現(xiàn)故障等。 滑油溫度過(guò)高： 滑油溫度過(guò)高，會(huì)使滑油粘性降低，潤(rùn)滑效果變差，最終導(dǎo)致齒輪和軸承磨損加快、滑油泵效率降低、滑油噴嘴和散熱器管路局部堵塞。引起滑油溫度過(guò)高的主要原因是空氣、滑油熱交換器的冷卻表面過(guò)臟使熱效率降低所致。 空中停車故障分析 發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車 (包括因故障引起的 自動(dòng)停車和人工關(guān)車 )，直接威脅著飛行安全，甚至造車飛行事故。空中停車率是評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，目前先進(jìn)民航發(fā)動(dòng)機(jī)的空中停車率為 ~次 /1000 工作小時(shí)。 空中停車發(fā)生起因： 、結(jié)構(gòu)腐蝕、外來(lái)物損傷。 、不平衡振動(dòng)過(guò)大。 、超轉(zhuǎn)。 。 EGT 超溫故障分析 發(fā)動(dòng)機(jī) EGT 超溫是民用發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)維護(hù)中的常見故障，危害極大，且影響因素復(fù)雜，給排故工作帶來(lái)較大難度。 EGT 超溫故障原因 : 測(cè)量出 EGT 溫度 4~6 個(gè)探頭的平均溫度，可以防止因探 頭位置差異及個(gè)別探頭失效導(dǎo)致的誤信號(hào)。影響 EGT 的因素很多： EGT 升高 EGT 升高 (1)核心機(jī)氣路原因 :指氣流通過(guò)壓氣機(jī)、燃燒室及渦輪時(shí)，由于個(gè)別單元或整個(gè)核心機(jī)使用時(shí)間增加導(dǎo)致效率下降，從而引起 EGT 升高。例如：壓氣機(jī)的葉型損失；級(jí)間損失；葉端損失及喘振；放氣門關(guān)閉不嚴(yán)；燃燒室的富油燃燒；外部冷卻不均；渦輪冷卻不良及間隙控制不好。以上各種情況都能引起氣路效率下降、 EGT 超溫。 (2)燃油系統(tǒng)的原因 :燃油系 統(tǒng)故障。例如：噴嘴位置誤差或積碳導(dǎo)致霧化不良會(huì)造成局部超溫；燃油計(jì)量單元故障或 EEC 感受錯(cuò)誤信息使燃油量增大會(huì)導(dǎo)致 EGT 超溫現(xiàn)象。 (3)故障方面的原因 :例如：鳥擊或外來(lái)物導(dǎo)致葉片損傷；起飛滑跑時(shí)發(fā)生喘振；提前關(guān)閉放氣活門或不該打開時(shí)打開。 (4)人為因素致 EGT 升高 :EGT 超溫大多是人為因素造成的。例如：機(jī)組人員違反操作規(guī)程推動(dòng)油門桿過(guò)快或操作引發(fā)的 EGT 超溫； (5) 外界環(huán)境變化引起 EGT 升高 :高海拔低氣壓地區(qū)、嚴(yán)寒條件或空氣含水分、鹽分及微塵過(guò)高等，會(huì)使起動(dòng)緩慢形成富油燃燒，或使葉片腐蝕、封嚴(yán)損 壞等致使核心機(jī)效率下降，都會(huì)使 EGT 升高。 提高 EGT 裕度的主要措施 研究 EGT 影響因素是為了提高 EGT 的裕度，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，從而延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。 EGT 的裕度定義為紅線溫度與最大功率時(shí) EGT 的差值。生產(chǎn)廠家選擇新型耐高溫材料制造渦輪或采用更為有效的冷卻系統(tǒng)；也可采用耐高溫涂層或更合理的氣路設(shè)計(jì)，是發(fā)動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)時(shí)間高效率工作來(lái)改善 EGT 裕度。 發(fā)動(dòng)機(jī)客戶主要通過(guò)降低排氣溫度的方法來(lái)提高 EGT 裕度，目前有效措施：高壓渦輪主動(dòng)間隙控制 。減功率起飛 。發(fā)動(dòng)機(jī)沖洗 。風(fēng)扇葉片及防磨帶檢 查 。大修中改進(jìn) EGT 裕度 . EGT 是發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)中最為重要的一個(gè)，通過(guò)對(duì)其分析、可監(jiān)控、預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)快速排故有很大幫助。因此，應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)建立故障檔案，進(jìn)行追蹤分析，才能提出最為有效的改進(jìn)和預(yù)防措施來(lái)提高 EGT 裕度 . 第四章 航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展以及國(guó)內(nèi)發(fā)展概況 航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展 隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷發(fā)展 ， 航空發(fā)動(dòng)機(jī)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 液壓式控制系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)字式電子控制系統(tǒng) ， 由進(jìn)氣道、發(fā)動(dòng)機(jī)及噴管各部分單獨(dú)控制發(fā)展到 由三者組成的推進(jìn)系統(tǒng)綜合控制以及飛行／ 推進(jìn) 系 統(tǒng) 綜 合 控 制。未 來(lái) 的 航 空 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 控 制 將 會(huì) 由集中式控制系統(tǒng)發(fā)展為分布式控制系統(tǒng)。 航空發(fā)動(dòng)機(jī)單變量控制和多變量控制 早期的航空發(fā)動(dòng)機(jī) ， 由于飛機(jī)的飛行速度不 高 ， 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 推 力 不 大 ， 所 以 在 航 空 推 進(jìn) 系 統(tǒng) 中采用亞聲速進(jìn)氣道和收 斂噴管 ， 并且不需要對(duì)進(jìn) 氣 道 和 噴 管 控 制。這 時(shí) 的 航 空 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 采 用 的控制方案是當(dāng)飛行條件變化時(shí) ， 根據(jù)測(cè)量的發(fā)動(dòng) 機(jī) 進(jìn) 口 壓 力 ， 調(diào) 節(jié) 燃 油 流 量 ， 保 持 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速基本不變的開環(huán)控制方案。由于這種控制方案的 控 制 精 度 不 高 ，因 此 在 以 后 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 控 制 中不再作為主要的控制方案。 隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求的提高和經(jīng)典控制理論的完善 ， 到 ２０ 世紀(jì)50年代初 ， 在發(fā)動(dòng)機(jī)控 制中應(yīng)用了經(jīng)典控制理論的閉環(huán)反饋控制原理 ， 并成功 地 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn) 了 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 反 饋 的 閉 環(huán)控制 ， 使控制系統(tǒng)的控制精度和動(dòng)態(tài)性能得到了很大的改善 ， 發(fā)動(dòng)機(jī)性能有了較大的提高。 經(jīng)典的反饋控制理論在發(fā)動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用是發(fā)動(dòng)機(jī)研制與發(fā)展的一個(gè)重要階段 。雖然 這種控制理論僅解決了單輸入 ／ 單輸出控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ， 但這種設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單 ， 易于實(shí)現(xiàn) ， 并能 保證發(fā)動(dòng)機(jī)在一定使用范圍內(nèi)有較好的性能 ， 因此 ， 這種控制方法仍然應(yīng)用于目前的許多發(fā)動(dòng)機(jī)控制中。 現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍在不斷擴(kuò)大 ， 并要求在全飛行包線內(nèi)都具有最佳性能 ， 如高的 控制 精度 ， 良好的穩(wěn)定性 ， 大的推力 ， 低的耗油率 ， 飛行條件變化或發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)變化時(shí)的動(dòng) 態(tài)過(guò)程時(shí)間盡可能短等。在這種情況下 ， 僅用一個(gè)控制量控制發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)參數(shù)的單輸入 ／ 單輸出控制系統(tǒng)是不可能實(shí)現(xiàn)這些要求的 ， 為此 ， 必須采用更多的控制變量以控制發(fā)動(dòng)機(jī)更多的 參數(shù) ， 這就構(gòu)成了多輸入 ／ 多輸出的多變量控制系統(tǒng)?？刂茀?shù)越多 ， 控制回路就越多 ，在多回 路控制系統(tǒng)中 ， 任何一個(gè)回路中參數(shù)的變化 ， 都將影響到其他回路 ， 因此 ， 各回路之間的交互影 響成為多變量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。利用經(jīng)典的反饋控制理論雖然也可以設(shè)計(jì)多個(gè)單 一反饋回路 組成的多回路系統(tǒng) ， 然而這種多回路系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜 ，而且難以解決多回路 的交互影響 ， 也就不可能保證系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性 及 動(dòng) 態(tài) 性 能。 20世 紀(jì) 60年 代 以 來(lái) 發(fā) 展 的 現(xiàn) 代 控 制理論為解決多變量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ) ， 并且很快地 在 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 控 制 中 進(jìn) 行 了 應(yīng) 用 研究。 20世紀(jì) 70年代初 ， 美國(guó)對(duì) F100發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了