演示文稿航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)

（優(yōu)選）航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)ppt目前一頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.1概述8.1.1發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的功用燃油流量控制根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同狀態(tài)，將清潔的，無蒸氣的，經(jīng)過增壓的，計量好的燃油供給燃燒室控制中要求不能喘振；不能超溫；不能超轉(zhuǎn)；不能富油熄火；不能貧油熄火。為滿足上述安全限制，燃油調(diào)節(jié)器應(yīng)在這些限制之內(nèi)工作。放氣活門VBV（VariableBleedValve）和導(dǎo)向葉片VSV（VariableStatorVane）的控制。渦輪間隙TCC（TurbineClearanceControl）的控制目前二頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.1.2發(fā)動機(jī)控制的內(nèi)容和方法推力控制根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)和飛機(jī)的飛行狀態(tài)，計量供給然燒室的燃油，獲得所需的推力。推力控制包括:轉(zhuǎn)速控制、壓比控制、反推力控制。過渡控制過渡控制的目的是使發(fā)動機(jī)過度過程能迅速、穩(wěn)定和可靠地進(jìn)行。一般包括有:起動、加速和減速過程的控制及壓氣機(jī)的防喘控制。安全限制安全限制的目的是保證發(fā)動機(jī)安全正常的工作。防止超溫、超壓、超轉(zhuǎn)和超功率。安全限制系統(tǒng)只有當(dāng)出現(xiàn)有超溫、超壓、超轉(zhuǎn)和超功率是才起作用而工作。目前三頁\總數(shù)三十八頁\編于四點發(fā)動機(jī)工作限制在地面條件下工作時所受限制最大轉(zhuǎn)速貧油熄火渦輪前燃?xì)饪倻氐淖罡咧祲簹鈾C(jī)喘振邊界在空中條件下工作時高空低速時受燃燒室高空熄火的限制因為高空空氣稀薄，燃油霧化質(zhì)量差，難以穩(wěn)定燃燒低空高速時受壓氣機(jī)超壓限制目前四頁\總數(shù)三十八頁\編于四點圖10-1發(fā)動機(jī)安全工作范圍

目前五頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.1.3基本概念為了得到最有利的發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，最好能同時調(diào)節(jié)盡可能多的工作參數(shù)例如轉(zhuǎn)速，渦輪前燃?xì)饪倻兀ㄟ^發(fā)動機(jī)的空氣流量，燃燒室的余氣系數(shù)等但這要求在發(fā)動機(jī)上安裝大量的傳感器和調(diào)節(jié)器，從而使發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用變得很復(fù)雜通常是盡可能將被控參數(shù)的數(shù)目減少，即只調(diào)節(jié)決定發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的最基本的參數(shù)目前六頁\總數(shù)三十八頁\編于四點控制相關(guān)概念控制對象被控制的技術(shù)對象稱為控制對象，如發(fā)動機(jī)控制器控制對象以外的，為完成控制任務(wù)的機(jī)構(gòu)的總合控制系統(tǒng)控制對象和控制器的總合稱為控制系統(tǒng)被控變量能表征被控對象（發(fā)動機(jī)）的工作狀態(tài)，又能被控制的變量稱為被控變量。如發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速可控變量能影響被控對象（發(fā)動機(jī)）的工作過程，用來改變被控變量大小的變量稱為可控變量對于渦噴發(fā)動機(jī)一般供油量為可控變量;對于渦槳發(fā)動機(jī)，一般供油量和槳葉角為可控變量目前七頁\總數(shù)三十八頁\編于四點干擾量作用在被控對象或控制器上，能引起被控對象發(fā)生變化的外部作用量，如大氣溫度，大氣壓力（飛行高度，飛行馬赫數(shù)），大氣濕度等。給定量駕駛指令發(fā)動機(jī)控制方案根據(jù)外界條件（飛行高度和速度）或駕駛指令來改變可控變量，以保證發(fā)動機(jī)的被控變量不變或按預(yù)定規(guī)律變化，從而達(dá)到控制發(fā)動機(jī)推力的目的。組成發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)由控制裝置和被控對象組成，組成控制裝置的主要元件有:敏感元件，放大元件，執(zhí)行元件，供油元件等。目前八頁\總數(shù)三十八頁\編于四點閉環(huán)控制閉環(huán)控制的應(yīng)用被控對象-------發(fā)動機(jī)輸出變量n（即控制器的輸入量）外界干擾量目前九頁\總數(shù)三十八頁\編于四點控制器組成敏感元件（即離心飛重）感受發(fā)動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速指令機(jī)構(gòu)（即油門桿）它通過傳動臂，齒輪，齒套等來改變調(diào)準(zhǔn)彈簧力，確定轉(zhuǎn)速的給定值放大元件（即分油活門）分油活門的位置由離心飛重的軸向力與指令機(jī)構(gòu)給定的調(diào)準(zhǔn)彈簧力比較后的差值決定;執(zhí)行元件（即隨動活塞）它控制柱塞泵斜盤的角度，從而改變供油量供油元件（即燃油泵）目前十頁\總數(shù)三十八頁\編于四點圖10-3閉環(huán)控制系統(tǒng)

目前十一頁\總數(shù)三十八頁\編于四點閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和給定值相等，分油活處于中立位置控制器各部發(fā)都處于相對靜止?fàn)顟B(tài)當(dāng)外界條件變化引起發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速增加（如何減小qmf）分油活門向上移動n增加敏感元件離心飛重的離心力變大，張角變大，其軸向力變大，大于調(diào)準(zhǔn)彈簧力隨動活塞向下移動，使柱塞泵的斜盤角變小，供油量減少,使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到給定值分油活門兩個突肩堵住的上下兩條油路打開隨動活塞的上腔與高壓油路相通下腔與回油路相通目前十二頁\總數(shù)三十八頁\編于四點如何通過調(diào)節(jié)油門給定轉(zhuǎn)速當(dāng)推油門時，則通過傳動臂，齒輪，齒套等來改變調(diào)準(zhǔn)彈簧力轉(zhuǎn)速給定值改變控制器相應(yīng)地調(diào)節(jié)供油量，將轉(zhuǎn)速調(diào)到給定值具體工作原理思考目前十三頁\總數(shù)三十八頁\編于四點閉環(huán)控制的優(yōu)缺點控制器感受的不是外界的干擾量，而是直接感受發(fā)動機(jī)（被控對象）的被控參數(shù)（轉(zhuǎn)速）當(dāng)被控參數(shù)有了偏離后，才被控制器感受，再進(jìn)行控制，使被控參數(shù)重新恢復(fù)到給定值由于它是按被控參數(shù)的偏離信號而工作的，故稱閉環(huán)控制的工作原理為偏離原理。它的優(yōu)點是控制比較準(zhǔn)確，但控制不及時，滯后目前十四頁\總數(shù)三十八頁\編于四點開環(huán)控制控制器與發(fā)動機(jī)的關(guān)系以及信號傳遞的關(guān)系形成一個開路,故稱為開環(huán)控制系統(tǒng)被控對象的輸出量是發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速n，控制器的輸入量是干擾量f;而控制器的輸出量是qmf目前十五頁\總數(shù)三十八頁\編于四點敏感元件（膜盒）感受進(jìn)氣總壓;進(jìn)氣總壓是飛行高度和飛行馬赫數(shù)的函數(shù);指令機(jī)構(gòu)（油門桿）通過傳動臂，齒輪，齒套等來改變調(diào)準(zhǔn)彈簧力，確定轉(zhuǎn)速的給定值;放大元件（檔板活門）檔板通過與膜盒相連的杠桿的作用來改變其開度執(zhí)行元件（隨動活塞）它控制柱塞泵斜盤的角度，從而改變供油量;供油元件（柱塞泵）目前十六頁\總數(shù)三十八頁\編于四點圖10-4開環(huán)控制系統(tǒng)

目前十七頁\總數(shù)三十八頁\編于四點開環(huán)控制系統(tǒng)工作原理當(dāng)飛行高度增加時，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量減少,同時也使PH＊減小，控制器和膜盒同時感受到這一干擾量的變化，于是膜盒膨脹,通過杠桿使檔板活門的開度增大，隨動活塞上腔的放油量增大，使隨動活塞上移并帶動柱塞泵的斜盤角變小,供油量減少與空氣流量的減少相適應(yīng)，從而保持轉(zhuǎn)速不變開環(huán)控制系統(tǒng)特點控制器和發(fā)動機(jī)同是感受外界的干擾量只要干擾量發(fā)生變化，控制器就相應(yīng)地改變可控變量qmf，以補(bǔ)償干擾量f對發(fā)動機(jī)所引起的被控參數(shù)n的變化，從而保持被控參數(shù)不變這種控制系統(tǒng)的控制工作原理為補(bǔ)償原理。這種控制系統(tǒng)控制及時，滯后較小，但由于不能感受所有的干擾量，故控制不太準(zhǔn)確目前十八頁\總數(shù)三十八頁\編于四點復(fù)合控制:復(fù)合控制系統(tǒng)是開環(huán)和閉環(huán)控制的組合控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)蒹有開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，即控制及時(響應(yīng)快)又準(zhǔn)確(精度高)，工作穩(wěn)定，但控制器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。目前十九頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.2液壓機(jī)械式發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)分類液壓機(jī)械式監(jiān)控型電子式全功能數(shù)字電子式液壓機(jī)械式及氣動機(jī)械式燃油控制器目前為止民用航空發(fā)動機(jī)上使用最多的控制器它有良好的使用經(jīng)驗和較高的可靠性它除控制供往燃燒室的燃油外，還操縱控制發(fā)動機(jī)可變幾何形狀，例如可調(diào)靜子葉片、放氣活門、放氣帶等，保證發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定和提高發(fā)動機(jī)性能目前二十頁\總數(shù)三十八頁\編于四點液壓機(jī)械式控制器計算是由凸輪、杠桿、滾輪、彈簧、活門等機(jī)械元件組合實現(xiàn)的，由液壓油源作為伺服油（控制油）氣動機(jī)械式調(diào)節(jié)器計算則是由薄膜、膜盒、連桿等氣動、機(jī)械元件組合進(jìn)行的，使用壓氣機(jī)空氣作為伺服介質(zhì)液壓機(jī)械式發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)組成低壓燃油泵，加熱器，主油泵，燃油濾，燃油控制器，流量傳感器，燃油／滑油熱交換器，增壓泄油活門，燃油總管，噴油嘴目前二十一頁\總數(shù)三十八頁\編于四點目前二十二頁\總數(shù)三十八頁\編于四點組成各部件的功用低壓燃油泵向發(fā)動機(jī)高壓泵提供所需燃油壓力和流量加熱器熱空氣來自壓氣機(jī)，對燃油加熱，防止燃油結(jié)冰主油泵給燃油增壓。分為柱塞泵和齒輪泵兩種，它們都屬于容積泵燃油控制器根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)和飛機(jī)的飛行狀態(tài)，計量供給然燒室的燃油燃油／滑油熱交換器加熱燃油，同時冷卻滑油燃油噴嘴:霧化燃油，分為霧化型（雙路離心式噴嘴）、氣動式和蒸發(fā)型等目前二十三頁\總數(shù)三十八頁\編于四點增壓/泄油活門(PD活門)增壓活門在供油壓力大于預(yù)定值時打開（一般在慢車之前），停車時和低轉(zhuǎn)速時關(guān)閉。工作時增壓使燃油在預(yù)定壓力下流入燃油總管，控制到副油路的燃油流量，起到分配活門的作用;泄油活門停車時打開將燃油總管中的燃油放回到油箱。發(fā)動機(jī)工作時關(guān)閉。燃油濾由油濾，旁通活門和壓差電門組成旁通活門的功用是當(dāng)油濾堵塞或油濾進(jìn)出口的壓差達(dá)到一定數(shù)值時打開，直接供油壓差電門的功用是當(dāng)油濾堵塞或油濾進(jìn)出口的壓差達(dá)到一定數(shù)值時接通，警告燈亮。但發(fā)動機(jī)仍能正常工作，只是指出油濾堵塞應(yīng)清洗油濾目前二十四頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.2.2燃油泵油泵是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成壓力能的機(jī)械航空發(fā)動機(jī)中油泵分類（根據(jù)用途劃分）燃油泵、滑油泵、液壓泵等燃油泵的功用燃油經(jīng)燃油泵增壓后，供往發(fā)動機(jī)噴嘴高壓燃油還作為能源，用來驅(qū)動執(zhí)行元件油泵的分類（根據(jù)增壓原理劃分）容積式泵葉輪式泵目前二十五頁\總數(shù)三十八頁\編于四點(1)容積式泵容積式泵是依靠泵的抽吸元件作相對運(yùn)動，交替改變元件間的自由容積進(jìn)行吸油、排油的供油量取決于元件一次循環(huán)運(yùn)動中自由容積變化的大小。在一定的供油量下，泵根據(jù)出口處的液體流動阻力來建立壓力。這類泵在航空發(fā)動機(jī)上應(yīng)用最廣，如：柱塞泵、齒輪泵、旋板泵（葉片泵）⑵葉輪式泵葉輪式泵是依靠葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使經(jīng)過葉輪的液體增加動能和壓力能，在葉輪后的擴(kuò)壓器中再將液體的動能部分滯止，轉(zhuǎn)化為壓力能。這類泵有離心泵、汽心泵、螺旋泵。目前民航發(fā)動機(jī)上用的最多的是漸開線直齒外嚙合齒輪泵和軸向傾斜式變量柱塞泵以及旋板泵和離心泵。目前二十六頁\總數(shù)三十八頁\編于四點齒輪泵(容積式泵)定量泵，工作容積不可調(diào)。流量和轉(zhuǎn)速有一一對應(yīng)關(guān)系當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時，供油量通過旁通回油節(jié)流調(diào)節(jié)齒輪泵的供油量始終高于需油量，超出需要的油量返回油泵進(jìn)口。柱塞泵(容積式泵)供油量不僅取決于轉(zhuǎn)速還取決于斜盤角度轉(zhuǎn)速不變時，供油量通過改變斜盤角度容易調(diào)節(jié)，這是它的主要優(yōu)點。目前二十七頁\總數(shù)三十八頁\編于四點圖10-8齒輪泵

圖10-9柱塞泵

目前二十八頁\總數(shù)三十八頁\編于四點離心泵目前二十九頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.2.3燃油控制器功用感受各種參數(shù)，按照駕駛員的要求，向燃燒室供應(yīng)足夠的燃油，使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生需要的推力控制器按照預(yù)先確定的供油計劃，作為油門桿角度、壓氣機(jī)出口壓力、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)調(diào)節(jié)供油量。組成計量系統(tǒng)計算系統(tǒng)目前三十頁\總數(shù)三十八頁\編于四點計量系統(tǒng)功用按照駕駛員要求的推力，根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)和飛機(jī)的飛行狀態(tài)，在發(fā)動機(jī)的工作限制之內(nèi)，依據(jù)計算系統(tǒng)計算的流量向燃燒室供應(yīng)燃油

實現(xiàn)方法由壓力調(diào)節(jié)活門用來感受計量活門進(jìn)、出口的壓力，保持壓差不變，使供油量只與計量活門的流通面積有關(guān)組成粗油濾和細(xì)油濾、計量活門、壓力調(diào)節(jié)活門、最小壓力和切斷活門、風(fēng)車旁路和停車活門、自動儲備推力和環(huán)境壓力伺服等部件。目前三十一頁\總數(shù)三十八頁\編于四點計算系統(tǒng)功用感受各種參數(shù)，在發(fā)動機(jī)所有工作階段控制計量部分的輸出感受參數(shù)有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，壓氣機(jī)出口總壓，壓氣機(jī)出口總溫，壓氣機(jī)進(jìn)口總溫，油門桿角度等組成計算系統(tǒng)由壓氣機(jī)出口壓力傳感器、壓氣機(jī)出口壓力限制器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、壓氣機(jī)進(jìn)口溫度傳感器及操縱機(jī)構(gòu)等組成目前三十二頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.3監(jiān)控型電子控制從液壓機(jī)械式控制向數(shù)字電子控制的過渡在原有的液壓機(jī)械式控制器基礎(chǔ)上，再增加一個發(fā)動機(jī)電子控制器（EEC），兩者共同實施對發(fā)動機(jī)的控制在這種類型的發(fā)動機(jī)控制中液壓機(jī)械式控制器作為主控制器負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)的完全控制，包括啟動、加速、減速控制，轉(zhuǎn)速控制發(fā)動機(jī)電子控制具有監(jiān)督能力，對推力（功率）進(jìn)行精確控制，并對發(fā)動機(jī)重要工作參數(shù)進(jìn)行安全限制由于電子控制便于同飛機(jī)接口，易于推力管理，狀態(tài)監(jiān)視，以及信號顯示和數(shù)據(jù)儲存目前三十三頁\總數(shù)三十八頁\編于四點EEC應(yīng)用JT9D-7R4、RB211-535E4、CFM56-3、CT7等發(fā)動機(jī)EEC的電液轉(zhuǎn)換（如何把電信號轉(zhuǎn)換為液壓信號）通過力矩馬達(dá)與液壓機(jī)械式控制器聯(lián)系，實現(xiàn)電液轉(zhuǎn)換EEC的計算結(jié)果以電信號輸出給力矩馬達(dá)力矩馬達(dá)將信號轉(zhuǎn)換成液壓信號控制燃油流量EEC的安全可靠性電子控制器若有故障，可退出工作駕駛員按一下按鈕即可使液壓機(jī)械式控制器恢復(fù)全部控制EEC供電專用發(fā)電機(jī)供電，飛機(jī)電源可作為EEC的備用電源及地面試驗電源EEC安裝一般安裝在風(fēng)扇機(jī)匣的外側(cè)因為那里是發(fā)動機(jī)上環(huán)境相對較好的地方，安裝有減振座，采用大氣冷卻也有的EEC位于電子設(shè)備艙。目前三十四頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.4全權(quán)限數(shù)字電子控制(FADEC/EEC)FADEC全稱

fullauthoritydigitalelectroniccontrolFADEC應(yīng)用PW4000，V2500，RB211-524，GE90等全它發(fā)動機(jī)控制發(fā)展的最新水平，也是今后發(fā)展的方向FADEC組成FADEC系統(tǒng)是管理發(fā)動機(jī)控制的所有控制裝置的總稱發(fā)動機(jī)電子控制器EEC或電子控制裝置ECU是它的核心所有控制計算由計算機(jī)進(jìn)行，然后通過電液伺服機(jī)構(gòu)輸出控制液壓機(jī)械裝置及各個活門、作動器等，因此液壓機(jī)械裝置是它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)目前三十五頁\總數(shù)三十八頁\編于四點8.4.1FADEC的功能1、發(fā)動機(jī)控制方面推力管理對發(fā)動機(jī)的推力進(jìn)行精確的控制，提高了推力控制的精度；燃油量的控制包括