航空发动机燃油与控制系统的研究与展望_张绍基
航空发动机燃油与控制系统的研究与展望
二、航空发动机控制系统的工作 原理
二、航空发动机控制系统的工作原理
航空发动机控制系统的工作原理主要基于一系列的控制规律和控制策略。这 些控制规律和控制策略的作用是确保发动机在各种工况下都能保持最佳的运行状 态。例如，控制器可以通过调节油门大小来控制发动机的转速，同时根据传感器 反馈的信息调整喷油量，以保持发动机的动力输出和燃油消耗之间的平衡。
二、航空发动机燃油与控制系统 的重要性和应用背景
二、航空发动机燃油与控制系统的重要性和应用背景
随着全球航空运输业的快速发展，飞机和航空发动机的性能和质量要求不断 提高。作为飞机和航空发动机的关键组成部分，航空发动机燃油与控制系统的重 要性日益凸显。在实际应用中，燃油与控制系统的性能和质量直接影响到飞机的 安全、可靠和高效运行。因此，对航空发动机燃油与控制系统进行深入研究，提 高其性能和质量，对于推动航空事业的发展具有重要意义。
三、当前研究现状和存在的问题
其次，随着航空发动机性能的不断提高，对于燃油与控制系统的动态特性和 鲁棒性要求更加严格。因此，如何提高燃油与控制系统的动态性能和鲁棒性，以 适应各种复杂多变的飞行条件和发动机状态，是当前研究的难点之一。
三、当前研究现状和存在的问题
最后，在燃油与控制系统的节能减排方面，尽管已经采取了一些措施，如采 用先进的燃油喷射技术、优化控制系统等，但仍存在较大的提升空间。如何进一 步降低油耗、减少排放，提高飞行效率，是当前研究的热点之一。
五、结论
五、结论
本次演示对航空发动机燃油与控制系统的重要性和应用背景进行了简要介绍， 分析了当前研究现状和存在的问题，并对未来研究趋势和方向进行了预测和分析。 随着科学技术的不断进步和航空运输业的持续发展，航空发动机燃油与控制系统 研究将面临新的机遇和挑战。
航空发动机中的燃烧控制技术研究
航空发动机中的燃烧控制技术研究航空发动机是飞机的核心部件之一，主要是提供推力来推动飞机前进。
燃烧控制技术是发动机性能优化的关键。
本文将从燃烧控制技术的基本原理、发展现状以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、燃烧控制技术的基本原理1. 燃烧控制技术的重要性航空发动机中的燃烧控制技术主要是为了控制燃料的混合和燃烧过程，从而保证燃料的完全燃烧和最大化利用。
这对于提高燃油效率、降低碳排放和减少废气排放都具有非常重要的意义。
2. 燃烧控制技术的基本原理燃烧过程主要是由两个阶段组成，一个是混合阶段，另一个是点火和燃烧阶段。
在混合阶段，燃料和氧气在燃烧室内混合，形成可燃气体。
在点火和燃烧阶段，点燃这些可燃气体，使其燃烧并释放热能。
燃烧控制技术主要是通过控制混合和燃烧过程来控制燃料的利用和环境排放。
二、燃烧控制技术的发展现状1. 发展历程随着科学技术的发展和工业生产的不断推进，航空发动机的燃烧控制技术也日益发展和完善。
其发展历程主要经历了三个阶段：传统的机械式燃油喷射系统、电控喷射系统和高压共轨直喷系统。
传统机械式燃油喷射系统是航空发动机最早采用的燃油喷射系统，在燃料的混合和喷射方面表现并不理想，随后逐渐被电控喷射系统所取代。
目前随着技术的不断发展和进步，高压共轨直喷系统已逐渐成为主流燃油喷射系统，其能够更加准确地控制燃料的混合和喷射，以及降低燃油消耗和环境污染。
2. 制约因素由于航空发动机的特殊性质和应用环境的特殊性，其燃烧控制技术的研究和应用一直存在着很多制约因素，主要表现在燃烧不完全、热负荷高、噪声大、震荡强烈等方面。
为此，需要针对这些问题，对燃烧控制技术进行不断的创新和完善。
三、燃烧控制技术的未来发展方向1. 燃烧控制技术的数字化和智能化燃烧控制技术未来的发展方向是数字化和智能化。
数字化技术可以实现燃烧过程的实时监测和控制，从而优化燃烧流场，提高燃油效率和降低环境污染。
智能化技术可以通过人工智能和机器学习等技术来实现更加精准和自动化的燃烧控制。
飞行器燃油系统中的节能控制与优化
飞行器燃油系统中的节能控制与优化随着航空业的快速发展，飞行器的燃油效率成为关注的焦点之一。
为了在飞行过程中实现更低的燃油消耗和更高的效率，飞行器燃油系统的节能控制与优化显得尤为重要。
本文将深入探讨如何通过优化燃油控制管理、降低飞行阻力以及提高燃油燃烧效率来实现飞行器燃油系统的节能控制与优化。
首先，燃油控制管理是飞行器燃油系统中节能的关键。
燃油控制管理涉及多个方面，包括燃油泵的控制、燃油供给的优化以及可燃液体的混合控制等。
通过精确控制燃油泵的运行，使得燃油供给趋于稳定，避免了能量的浪费。
同时，优化燃油供给系统的设计，确保燃油的输入与需求相匹配，避免燃油的浪费。
此外，合理控制可燃液体的混合比例，确保燃烧过程的高效率，减少燃油的消耗，从而实现飞行器燃油系统的节能化控制。
其次，降低飞行阻力是飞行器燃油系统中节能控制的一个重要方向。
飞行器在空气中飞行时会遇到空气阻力，而飞行阻力是燃油消耗的重要因素。
因此，降低飞行阻力可以显著提高燃油效率。
一种常用的方法是通过改善飞行器的气动设计，减少阻力产生的因素。
例如，通过优化机翼和机身的形状，减小阻力的发生面积，从而减少阻力的产生。
此外，采用轻量化设计，减少飞行器的质量，也可以降低阻力对飞行器的影响。
通过这些措施，可以有效地降低飞行阻力，实现飞行器燃油系统的节能控制。
最后，提高燃油燃烧效率也是飞行器燃油系统中节能控制的一个重要策略。
在现代飞行器中，内燃机是最常见的动力来源，因此提高燃油燃烧效率可以显著降低燃油消耗。
燃油燃烧效率受多个因素影响，包括燃烧室和喷油器的设计、燃油预热等。
通过优化燃烧室和喷油器的设计，实现燃油燃烧过程的充分混合和高效燃烧，可以提高燃油燃烧效率。
此外，对燃油进行预热，可以提高燃烧效率，减少燃油的浪费。
通过这些措施，可以有效地提高燃油燃烧效率，实现飞行器燃油系统的节能控制。
综上所述，飞行器燃油系统的节能控制与优化是现代航空领域的重要研究方向。
通过优化燃油控制管理、降低飞行阻力以及提高燃油燃烧效率，可以实现飞行器燃油系统的节能化。
航空发动机燃油经济性研究
航空发动机燃油经济性研究在现代社会中，航空发动机的燃油经济性成为了航空工业中的一项重要的研究课题。
随着航空产业的不断发展，燃油的消耗量也随之增加，对环境造成了更大的压力。
因此，提高航空发动机的燃油经济性，不仅有助于降低航空公司的运营成本，还能减少对环境的污染。
航空发动机的燃油经济性研究主要包括以下几个方面：燃油燃烧效率、燃烧室设计和优化、喷油系统改进、气动布局优化、减少飞机阻力等。
首先，燃油燃烧效率是影响航空发动机燃油经济性的重要因素之一。
有效的燃油燃烧可以提高航空发动机的推力，并使燃烧过程更加充分，减少燃料的浪费。
因此，研究和改进燃烧过程，通过提高燃烧效率来降低燃油的消耗量就显得尤为重要。
其次，燃烧室的设计和优化也是航空发动机燃油经济性研究的一个重要方向。
燃烧室是燃料和空气混合燃烧的场所，合理的燃烧室设计和优化可以提高燃油的利用率，减少燃油的浪费。
燃烧室的设计应充分考虑燃料的喷射情况、混合情况以及燃料的燃烧速率等因素，以达到最佳的燃油经济性。
另外，喷油系统的改进也是提高航空发动机燃油经济性的一个关键点。
喷油系统是将燃料喷射到燃烧室中的装置，合理的喷油系统设计可以确保燃料的均匀分布和适当的喷射量，从而提高燃料的利用率，减少燃料的浪费。
除了燃烧室和喷油系统的改进，对航空发动机气动布局的优化也是一项重要的措施。
通过优化散热和燃气动力学特性，可以减少阻力，提高发动机的效率。
例如，合理设计进气口、出口和涡轮等部件的位置和形状，可以减少气流的湍流损失，提高燃油经济性。
此外，减少飞机阻力也是提高燃油经济性的重要途径。
合理设计飞机的气动外形、翼型和机翼等部件的参数，可以降低阻力，从而减小燃料的消耗。
通过运用流线型的外形和高效的翼型设计，可以减少飞机在飞行过程中的阻力，提高燃油经济性。
综上所述，航空发动机的燃油经济性研究是航空工业中的一个重要课题。
通过改善燃烧效率、优化燃烧室设计、改进喷油系统、优化气动布局和减少飞机阻力等方面的措施，可以提高航空发动机的燃油经济性，降低航空公司的运营成本，减少对环境的污染。
航空发动机燃油与控制系统的分析及发展前景
航空发动机燃油与控制系统的分析及发展前景作者：李娜来源：《今日自动化》2019年第03期摘要：随着我国航空行业的快速发展，航空发动机的应用数量在不断增多。
由于航空发动机在长时间使用的过程中，对航空发动机养护不够重视，很容易造成航空发动机产生故障。
发动机作为重要的组成部分，也是航空发动机稳定运行的重要动力来源，必须要加强对航空发动机故障进行深入的检查，由于航空发动机结构复杂，而且涉及到的零部件也非常多，在长时间的运行过程中很容易产生故障隐患。
在对航空发动机故障检查时如果只通过人的主观经验进行分析，很容易导致航空发动机故障，诊断效果不理想，必须要加强对航空发动机故障检查，加强燃油与控制系统的研究。
关键词：航空发动机;燃油与控制系统;发展前景中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：2095-6487（2019）03-0104-020引言由于航空发动机所处的运行环境非常恶劣，航空发动机的整体构造非常复杂，在出现设备故障之后，如果不能够在第一时间进行故障排除很容易影响航空发动机的运行效率，导致航空發动机运行陷于停止，这会引起严重的安全事故。
在这样的情况下，必须提高对航空发动机故障检修的准确率，保证燃油和控制系统得到稳定运行。
传统的发动机故障诊断中具有明显的主观因素，诊断方法效率比较低，存在明显的误差。
通过对航空发动机运行过程中发动机的环境进行检测，并且判断传感器的位置设置，才能够确保航空发动机故障检测的准确性。
1机械故障燃油与控制系统的应用设计1.1燃油与控制系统的介绍随着科学技术的快速发展，测量技术的应用范围也越来越广泛，包括自动控制技术、质量控制技术、生物医学工程技术等，但是传统的接触式测量技术效率比较慢，必须要进行补偿测量，存在明显的局限性，无法适应现代化产业的发展。
随着非接触式测量技术的兴起，通过运用光学原理能够保证非接触测量技术的效率更高，而且不会对产品造成破坏、工作距离比较大，能够对物体进行动态或者静态的测量，所以非接触式测量技术可以在产品质量检测以及工艺控制中广泛的应用能够极大的节约生产的成本，保证产品的质量水平得到有效提高川。
航空发动机控制系统的研究与开发
航空发动机控制系统的研究与开发一、导言航空发动机是飞机运转的核心部件。
控制系统是航空发动机的重要组成部分，可以控制发动机的运转和性能。
随着航空业的发展，航空发动机控制系统的研究和开发也越来越重要。
本文将介绍航空发动机控制系统的研究现状、技术问题和未来发展方向。
二、航空发动机控制系统的研究现状1. 航空发动机控制系统的发展历程航空发动机控制系统的发展历程可以追溯到上世纪50年代。
当时，航空发动机的控制主要依靠机械和液压系统。
到了60年代，随着电气技术的发展，电气控制系统逐渐代替机械和液压控制系统。
80年代，随着计算机技术的发展，数字控制系统开始应用于航空发动机控制。
90年代以来，航空发动机控制系统开始采用智能化技术，并在传感器、执行器和控制器等方面实现了大量创新和发展。
2. 航空发动机控制系统的技术特点航空发动机控制系统具有以下技术特点：（1）高可靠性。
航空发动机控制系统在复杂、恶劣的环境下工作，航空公司和机组人员对系统的可靠性要求非常高。
（2）高安全性。
航空业对安全性要求非常严格，航空发动机的控制系统必须符合相关安全标准，并满足严格的监管要求。
（3）高精度。
航空发动机控制系统对控制精度要求非常高，需要实现高精度的控制算法和传感器。
（4）高效性能。
航空发动机控制系统需要在极短的时间内响应控制指令，并实现高效的传感器数据采集和数据处理。
三、航空发动机控制系统的技术问题1. 控制算法问题控制算法是航空发动机控制系统的重要组成部分。
现有的控制算法在控制精度和动态响应等方面还有待改进，需要更高效、更精确的控制算法实现航空发动机的控制。
2. 传感器问题传感器是航空发动机控制系统的重要组成部分。
传感器的精度、可靠性和对恶劣环境的适应能力是关键问题。
目前，航空发动机控制系统中使用的传感器还存在加速传感器的快速响应和高精度获取数据的问题。
3. 控制器问题控制器是航空发动机控制系统的核心部件。
目前，航空发动机控制系统中的电子控制器还面临着体积大、重量重、功耗高等问题，需要实现更小、更轻、更省电的控制器。
航空发动机燃油与控制系统的研究与展望
图 3 目前和未来的发动机控制系统的联结
未来的发动机不仅有燃油控制、可变几何控制 功能, 还要有防喘控制、推力矢量喷管控制等功能。 同时发动机控 制系统要与发动机状态 监视系统综 合, 还要与飞控系统、火控系统综合。FADEC 系统 可以使发动机 在全包线范围内实现不 同的控制模 式、实施复杂的控制计划, 探索自适应控制、性能寻 优控制等各种先进的控制规律和算法, 同时也将大 大加快发动机综合控制系统的发展[ 6~ 13] 。
目前多数发动机喷管控制系统采用燃油作为工作介质喷管油源泵多选用高压柱塞泵31发动机的喷管油源泵最大出口压力为22mpa最大流量为3600l并且已研制出在泵质量5kg不变情况下流量提高到4800l首翻期由300h提高到1000h的喷管油源喷管控制系统的研究随着飞机和发动机性能的不断提高使得对发动机尾喷管的控制日趋复杂已由控制简单的收敛喷管发展到控制收扩喷管的喉道面积和扩散段面积只控制喷管面积发展到既控制喷管面积又控制喷管的转向俯仰喷管的上下摆动和轴对称喷管的360b的转向控制2003年第29机控制系统的高度综合来实现此时发动机喷管控个自由度的控制
4 喷管控制系统日趋复杂
411 喷管油源泵的研究 发动机尾喷管控制通常选用液压油、滑油或燃
油作为工作介质。由于液压油和滑油的黏度大、润 滑性能好, 因此容易泵压到较高的压力水平, 以驱动 高气动负荷的尾喷管。液压油源通常借用飞机液压 系统的液压油, 这种方案的好处是发动机无需设立 独立的油源系统, 缺点是由于发动机与飞机共用液 压油源, 会对飞机操纵系统的动态特性产生不利影 响和污染飞机的液压系统。英国斯贝发动机尾喷管 采用独立的滑油系统, 能够较好地完成喷管的控制 任务。但是由于增加了油源系统( 油箱、油泵、油滤 等) , 使系统和结构更加复杂。目前多数发动机喷管 控制系统采用燃油作为工作介质, 喷管油源泵多选 用高压柱塞泵, 如 - 31发动机的喷管油源泵 最大出口压力为 22M Pa, 最大流量为 3600L / h, 并且 已研制出在泵质量( 8. 5kg ) 不变情况下, 流量提高到 4800L / h, 首翻期由 300h 提高到 1000h 的喷管油源 泵。 4. 2 喷管控制系统的研究
航空发动机燃油和控制系统的研究进展
航空发动机燃油和控制系统的研究进展作者：陶金李丹来源：《中国科技纵横》2016年第11期【摘要】随着我国航空航天的不断发展，航空发动机的发展也受到专业人士的关注。
航空发动机中的燃油和控制系统是航空发动机的核心部分，因此，它们的关注度也随之加大，本文详细的阐释我国和国外军用的航空发动机中燃油和控制系统的研究现状及未来的发展方向，并着重对燃油控制、喷口控制、防喘控制以及FADEC等技术特点进行说明，同时提供发动机状态的研究方向。
为我国发动机行业的发展提供了理论依据，很大程度上推动了航空航天技术的发展。
【关键词】航空发动机燃油系统控制系统研究进展随着我国航空航天的不断进步，航空发动机技术的发展也不断的提高，燃油和控制系统由原来的简单系统发展到现在的复杂技术，由原来的液压机械操作发展到现在由全权限数字电子控制（FADEC）进行操作。
原有的军用航空发动机中燃油和控制系统的特点是多变几何控制能力，而现在的FADEC技术将发动机的故障诊断和监视系统归入到发动机的控制系统中。
在航空航天发展速度较快的今天，防喘控制也受到航天专家的重视。
因此，本文将对航空发动机燃油和控制系统的发展进行阐释，为我国的航空航天发展提供理论依据。
1我国现阶段航空发动机的发展现状1.1燃油控制系统的发展现状燃油控制系统是航空发动机的核心控制系统，其主要性能直接影响整个发动机的控制系统，而燃油泵是燃油系统的重要组成部分。
燃油泵包括燃油增压泵和主燃油泵，目前全球各国研制的军用航空发动机中的燃油增压泵是采用离心式独立转动模式，其增压能力可达到0.4-0.8 MPa；而主燃油泵一般采用的是齿轮泵，主要是由于齿轮泵的体积较小、流量较大。
还有一种比较合理的选择是采用高压柱塞泵，它既可以作为主燃油泵还可以作为喷口油泵，据调查显示，该泵使用情况较为普遍，在英国生产的发动机中就采用了高压柱塞泵作为主燃油泵，最大的出口压力可达21 MPa，最大的流量也可达每小时10000kg，而近期俄罗斯也研发出了高压燃油柱塞泵。
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2 对 液压 作 动筒 控 制矢 量 喷 管 的 转 向, 原来的 16 个燃油作动 筒仍控制 A 8; 飞控 系 统( FCS) 直 接给 出 矢 量喷管转向的指令
构, 发动机控制器作为总线上的 1 个节点, 不再采用 点到点的串行通讯, 而是通过带余度的高速光纤数 据总线把发动机上的新型智能传感器和执行机构联 结起来, 大大地减少了电缆的数量和质量, 并提高了 系统的可靠性, 如图 3 所示。
因此, 有必要对 21 世纪国外军用航空发动机燃 油与控制系统的研究和发展作一综合介绍和评述, 希望能对我国航空发动机的燃油与控制系统的发展 起到参考和借鉴作用。
2 主燃油控制系统的现状和发展
主燃油控制系统是发动机控制系统的核心, 其 性能和可靠性决定了整个控制系统的优劣和发动机 的可靠性。
211 燃油泵的Байду номын сангаас展 21111 燃油增压泵
高性能、高推比发动机的发展对加力燃油泵提 出了大流量、高转速、高压比、耐高温、抗振和工作可 靠性高等要求。用于各类航空发动机的加力燃油泵 有柱塞泵、离心泵 和汽心泵。俄罗 斯的 P29- 300 发动机加力燃油系统采用两泵三用的设计方案, 即 主泵( 柱塞泵) 提供主系统及小加力燃油, 加力泵( 离 心泵) 提供小加力以上的燃油; 当主泵出现故障时, 主系统及加力燃油系统共用加力离心泵, 这样既解 决了离心泵的小流量温升高、压力摆动大的问题, 也 增加了主系统的余度, 并且简化了结构, 增强了系统
随着飞机和发动机性能的不断提高, 使得对发 动机尾喷管的控制日趋复杂, 已由控制简单的收敛 喷管发展到控制收扩喷管的喉道面积( A 8) 和扩散 段面积( A 9) 。随着推力矢量喷管技术的发展, 又由 只控制喷管面积发展到既控制喷管面积又控制喷管 的转向( 俯仰喷管的上下摆动和轴对称喷管的 360b 的转向控制) [ 4, 5] 。
推力矢量喷管的控制应由飞机控制系统和发动
张绍基: 航空发动机燃油与控制系统的研究与 展望
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机控制系统的高度综合来实现, 此时发动机喷管控 制由 1 个自由度控制发展到 2 个或 3 个自由度的控 制。推力矢量喷管的控制指令由飞控系统下达, 发 动机控制系统由 FADEC 系统 ( 或液压机械 式喷管 调节器) 通过传统的收敛喉部面积作动系统( 1 组电 液伺服阀和作动筒) 和 1 套可以独立操纵喷管扩张 鳞片的作动系统( 3 组电液伺服阀和作动筒) 实现收 敛喉道面积和扩散段面积的位置控制, 满足飞机推 力矢量要求。
4 喷管控制系统日趋复杂
411 喷管油源泵的研究 发动机尾喷管控制通常选用液压油、滑油或燃
油作为工作介质。由于液压油和滑油的黏度大、润 滑性能好, 因此容易泵压到较高的压力水平, 以驱动 高气动负荷的尾喷管。液压油源通常借用飞机液压 系统的液压油, 这种方案的好处是发动机无需设立 独立的油源系统, 缺点是由于发动机与飞机共用液 压油源, 会对飞机操纵系统的动态特性产生不利影 响和污染飞机的液压系统。英国斯贝发动机尾喷管 采用独立的滑油系统, 能够较好地完成喷管的控制 任务。但是由于增加了油源系统( 油箱、油泵、油滤 等) , 使系统和结构更加复杂。目前多数发动机喷管 控制系统采用燃油作为工作介质, 喷管油源泵多选 用高压柱塞泵, 如 - 31发动机的喷管油源泵 最大出口压力为 22M Pa, 最大流量为 3600L / h, 并且 已研制出在泵质量( 8. 5kg ) 不变情况下, 流量提高到 4800L / h, 首翻期由 300h 提高到 1000h 的喷管油源 泵。 4. 2 喷管控制系统的研究
1 引言
随着航空发动机技术的不断进步和性能的不断 提高, 燃油与控制系统也由简单到复杂, 并由液压机 械控制发展到全权限数字电子控制 ( FADEC) 。过 去, 军用航空发动机燃油与控制系统主要具备主、加 力燃油供油控制和发动机各种可变几何控制功能。 近年来, 由于 FADEC 技术的引入, 发动机状态监视 和故障诊断系统归入发动机控制系统。另外, 防喘 控制也越来越被航空发动机控制专家们所关注。
图 3 目前和未来的发动机控制系统的联结
未来的发动机不仅有燃油控制、可变几何控制 功能, 还要有防喘控制、推力矢量喷管控制等功能。 同时发动机控 制系统要与发动机状态 监视系统综 合, 还要与飞控系统、火控系统综合。FADEC 系统 可以使发动机 在全包线范围内实现不 同的控制模 式、实施复杂的控制计划, 探索自适应控制、性能寻 优控制等各种先进的控制规律和算法, 同时也将大 大加快发动机综合控制系统的发展[ 6~ 13] 。
现代航空发动机的主控制系统主要用来控制主 燃烧室的供油量, 以调整发动机的推力。
目前应用的发动机控制系统的主要特性是采用 F ADEC 系统, 所有控制规律的实现、余度技术的管 理以及输入输出信号的处理均由 FADEC 系统来完 成, 如图 1 所示。未来的发动机控制系统将是由多 余度数字处理机管理的分布式控制系统。分布式控 制系统是由中央微处理机通过高速数据总线把各个 分系统( 含有智能传感器和智能执行机构) 组 合起 来, 完成各项发动机控制任务的先进控制系统。
2003 年第 29 卷第 3 期
航 空发 动机
1
航空发动机燃油与控制系统的 研究与展望
张绍基 ( 沈阳发动机设计研究所, 沈阳 110015)
摘要: 归纳和分析了国内外军用航空发动机燃油与控制系统的 研制现状 和今后的发 展方向, 简要介 绍和评述 了主燃油控制、加力燃 油控制、尾喷口控制、防 喘控制、发动 机状态 监视, 特别 是 FA DEC 系 统的技 术特点、方 案选择和研究动向。从中可以看出, 这些方面的技术进步推动了航空发动机的发展。 关键词: 航空发动机 燃油 控制系统
图 1 航空发动机控制装置的发展趋势
3 加力燃油控制系统的现状和发展
高性能战斗机的发动机加力燃油控制系统的性 能十分重要。发动机数字技术的发展以及新型复合 材料的应用, 使加力控制系统逐步向数字电子化、小 型化和一体化方向发展, 大大改善了军用航空发动 机的性能[ 3] 。 311 加力燃油泵的研究
推力矢量技术目前已进入实用阶段, 推力矢量 喷管偏转角度指标在 15b~ 20b之间, 转向速度一般 为( 45b~ 60b) / s。各国典型推力矢量喷管及控制系 统的简况见表 1。
表 1 各国典型推力矢量喷管及控制系统的简况
发动机 ( 飞机)
矢量喷管 类型
F 100- PW 2 20 ( F15 STOL / M TD) F 119( F22)
二元收扩 喷管
( 2D/ CD)
F 100- PW 2 29 ( F15 - ACT IVE)
轴对称矢 量喷管
( P/ YBBN)
推力角
矢量角 控制速率
作动筒个数 及控制方式
? 20b
20b( 360b 范围内)
6 个电液 伺服阀, 控 制 6 个作动筒, 组成 3 个独立 的驱 动系 统 ( 收 敛 部 分, 上、下 扩 散板)
Abstract: T he r esearch and development of the aeroeng ine fuel and control systems, especially the FADEC technology, ar e r eview ed. I t w ill be seen from t his that these prog ressive technolog ies have been promoting the mo dern aeroengine development. Key words: aeroengine; fuel; control systems
目前世界各国研制的航空发动机燃油增压泵普 遍采用离心式, 多数为独立传动, 也有少数与主泵组 合在一个壳体里。增压能力一般为 0. 3~ 0. 8MPa, 其 稳定工作流量范围从发动机起动流量至最大需用流 量, 最大流量设计值一般选在发动机最大需用流量 的 1. 2~ 1. 5 倍。 21112 主燃油泵
为了适应系统结构简单、质量轻、温升少( 由于 泵的效率而引起的燃油温升) 以及可靠性高等要求,
2
航 空发 动机
2003 年第 29 卷第 3 期
泵油系统目前研究的方向趋于用质量较轻的离心泵 作为发动机的主燃油泵。离心泵不论是设计还是控 制都很简单, 只是在小流量工况下性能较差, 这在发 动机的起动过程中表现得特别明显, 主要的解决办 法就是单独配置 1 个起动泵, 另外一种较简单、省力 的解决办法是使用转速和流量可变的容积式泵, 这 是来来发动机燃油系统的研究方向。 212 主控制系统的发展
图 2 发动机燃油与控制系统的质量分布
5 FADEC 技术的发展
目前 FADEC 技术的新发展表现在以下方面。 ( 1) 传感器和执行机构 传感器数量的不断增加带来发动机电缆和配线 质量的不断增加, 传感器和执行机构的质量在发动 机燃油与控制系统中占有很大的比例, 如图 2 所示。 目前传感器的发展方向是研制新型的光纤传感器和 智能传感器, 以适应未来光纤通讯和分布式控制系 统在航空发动机上的应用。液压机械式执行机构趋 向简单、可靠和通用化, 大大减小了体积和质量。 ( 2) 微处理机和数据通讯 微电子技术的飞速发展促进了 FADEC 系统的 电子硬件的不断更新和小型化, 集成度的增加则提 高了其可靠性。飞机通讯系统趋于用 1 条总线的结
的可靠性。- 31发动机的加力燃油系统也采 用了上述设计方法, 并使主系统与加力系统功能的 相互转换日趋成熟。 3. 2 加力燃油计量装置的发展
FADEC 的优势已被世界各国航空界所关注, 但 液压机械式加力燃油计量装置以其特定的功能仍是 加力数控系统中必不可少的部分。为减轻质量, 俄 罗斯的 - 31发动机和法国的 M88 发动机的 加力燃油计量装置都选用了表面硬质阳极化的铝活 门和衬套, 而 - 31发动机主燃油调节器则大 量采用经热处理的硬度高、加工粗糙度要求高、形位 公差要求严的精密偶件。为减小体积, M88 发动机 的加力计量活门采用型面活门, 而俄罗斯的加力计 量装置则大量采用单凸台活门, 既减轻了质量, 又避 免了液动力等附加力的影响。