发动机电子控制系统.ppt

发动机电子控制系统,1. 对电子控制的要求,对于发动机控制需要测量和调节的参数越来越多，控制回路不断增加。如：涡轮导向器面积调节、涡轮间隙主动控制等。 变循环发动机要同时调节风扇、压气机、涡轮、内外涵喷管等几个几何形状；这些变量互相关联、互相影响，必须协调控制。 为了提高飞机、发动机的性能，对发动机控制的精度要求越来越高，而且，随着发动机控制和飞机系统间关系的增加以及控制、诊断、显示功能的扩充，飞机发动机一体化控制的水平要求不断提高。,从1954年英国研制用于J47发动机的模拟式电子控制系统，到1976年协和号超音速民航客机的奥利巴斯593涡喷发动机上采用的全电调节器，都是模拟的。 20 世纪70年代，由于数字电子技术的迅速发展，超大规模集成电路和微处理器的出现，为发动机数字电子控制奠定了基础。,2. 电子控制系统的组成和分类,电子控制系统的组成：输入部分、计算部分和输出部分。 输入部分：接受各种传感器输入信号。对输入信号要进行处理，需要证实和选择逻辑，以消除故障传感器的错误信号。 计算部分：储存控制方案、设计程序，接受各种信号，通过中央处理计算机得出对应当时条件及要求的飞行状态下发动机需要的燃油量和各部分最近工作时应有的位置。 输出部分：是一些作动器，接受计算机部分来得信号，输出各种有管参数。,现代飞机的发动机电子控制系统分类： 监控型控制 全功能数字控制 监控型控制(Supervising Contronl)：发动机控制的主要功能仍由液压机械式控制器完成。如：转速、起动、加速、减速控制等。 EEC的主要作用是监控和限制，保证精确地推力控制，同时不要超出发动机的工作限制。 全功能数字控制(Full Authority Digial Electronic Cotronl,FADEC)，在FADEC系统中，液压机械装置只保留作为执行机构，在有的机型上作为电子控制的备份控制。,3.监控型电子控制,发动机电子控制器(EEC)或功率管理控制器(PMC) 例如：B767/A310/B757/B733 JT9D-7R4 采用EEC与液压机械式调节器FCU共同个工作； CF6-80C2 采用PMC与液压机械式调节器MEC共同工作； RB211-535E4 采用EEC与液压机械式调节器FFG共同工作； CFM56-3 采用PMC与液压机械式调节器MEC共同工作。 以上几类发动机电子控制中，液压机械式调节器仍然保留主要的控制功能，电子控制装置起辅助作用，精确地保持推理目标值，并视发动机参数不超出工作极限。,优点： 在最大起飞和反推功率状态，油门调定位置与环境温度和大气压力无关，总接近与极限工作； 油门给定和实际推力之间总呈精确地线性关系； 当所有的发动机油门杆排成一线时，实际推力给定参数值是相同的； 改善了到达红线限制之前的排气温度和转速限制； 直接控制推力给定参数，在起飞期间，推力参数保持不变；瞬态工作期间，排气温度峰值减小； 发动机部件可进行自动监控和故障诊断； 可减轻驾驶员的工作负担。 EEC有微调功能，能保持精确地推力控制及工作参数不超限，因此，EEC的工作范围是有限的，即对推力做有限的控制。,监控控制是指发动机的主要功能仍由液压机械式控制器完成。如转速控制、启动、加速和减速控制等。 发动机电子控制器(EEC)辅助于液压机械式控制器，其主要作用是保证精确的推力控制，便于推力管理，同时不超出发动机的安全限制;方便与飞机的接口;故障诊断;参数显示;事件记录等功能。 电子控制器若有故障，可退出工作，驾驶员按一下按钮即可。 民航一些干线飞机和直升机采用着这种型式的控制器，如JT9D-7R4、RB211-535E4、CFM56-3、V2500等发动机。,Your Topic Goes Here,YOUR SUBTOPICS GO HERE,CFM56-3,1. 概述 常用于B737-300飞机，燃油系统除给发动机燃烧室供油外，还用于发动机空气系统的液压控制和发动机滑油冷却。燃油输送系统包括主燃油泵、燃油总管、油滤、伺服燃油加热器、发动机主控制器、燃/滑油热交换器、燃油流量计和燃油喷嘴等。 燃油控制系统计划发动机正确工作所需要的燃油量和供应空气系统控制所需的液压压力。发动机主控制器(MEC)响应推理输入，调节核心发动机转速(N2)，并有发动机控制变量修正。 MEC通过作动器自动调节VSV、VBV和HPT。,2. 控制系统组成 CFM56 - 3发动机是一种较先进的涡轮风扇发动机。该发动机采用高涵道比、双转子的设计方式。同时它的转速控制方式采用既不同于传统的机械液压的控制 ,也有别于现在普遍采用的全权限数字电子控制(FADEC) ,而是介于二者之间的一种过渡控制模式。 主发动机控制器MEC(液压机械部件)控制核心机转速 nH(或以N2 为被控参数); 功率管理控制器PMC(电气部件)控制发动机推力 nL转速(或以N1 为被控参数)的双重控制模式。,控制系统组成,发动机控制系统液压机械部件包括： 主发动机控制器MEC; 风扇进口温度传感器T2; 压气机进口温度传感器CIT; 可变放气活门VBV 系统; 可调静子叶片VSV系统; 高压涡轮间隙控制HPTCC 系统。 电气部件包括： 功率管理控制器PMC; 转速表发电机; 风扇转速传感器; 风扇进口温度传感器T12 ; 风扇进口静压传感器Ps12。,3.PMC与MEC双重控制模式,3.1 MEC 发动机主控制器(MEC)在所有发动机工作状态通过计量到燃油喷咀的燃油流量控制发动机的转速。 MEC 装在主燃油泵上，响应油门杆输入并按发动机控制变量修正,调节核心发动机转速N2。并通过外作动器控制VSV 和VBV 系统。 MEC 还提供相应信号操纵高压涡轮间隙控制HPTCC 系统。 MEC 的加速供油计划由飞机引气进行修正。,MEC 是一个液压机械装置，它包括转速调节、燃油限制和计量活门三大系统，它以核心发动机转速为调节目标。 调速系统根据油门杆角度、发动机进口温度(T2)和进气静压(Ps12)确定N2 的需求值，该值与实际N2 值的差值决定燃油计量活门位置，即供油量的大小。 燃油限制系统根据核心发动机N2 转速、压气机进口温度传感器(CIT)、 压气机出口压力(CDP)、 压气机引气压力(CBP)、发动机进口温度(T2)，经计算和放大后制定相应的加减速计划，对供油变化进行限制，防止发动机富油.贫油熄火和失速以及超温的发生。,3.2 PMC PMC 由转速表发电机供电并在有限的权限内修正MEC 给定的风扇N1 转速。 当PMC 接通，由感受的风扇进口温度和风扇进口静压自动计算起飞N1 转速。 油门角度信号用于选择推力的大小；推力的大小用于确定通过控制MEC 燃油流量达到要求的风扇转速。当PMC 断开后，由MEC 单独提供转速调节。 PMC 是模拟式电子监控控制系统，具有有限的功能。它通过超控MEC，调定和修正风扇转速，给出较好的推力控制。,PMC 计算和计划风扇修正转速作为油门杆角度PLA；风扇进口静压Ps12；风扇进口温度T12 和N1 转速的函数。 PMC 提供输出电流到MEC 的力矩马达，力矩马达的作用在定位转速输入杆，从而改变供油量，改变N2 转速。 由于PMC 的调节做用，当飞机油门在起飞位置时，进口温度的变化在平均功率转折点前是不变的。PMC 也对风扇和发动机转速提供超转保护，并减少起飞EGT 的瞬时超调。,3.3 PMC工作部分的特定功能,电源：PMC工作电源由控制发电机经J2接头供给。该发电机装在附件齿轮箱上，同时，还是转速n2传感器。 油门计划：基本的平均功率转速n1要求信号是作为感受的功率杆角度函数计算的。 高度补偿：由功率杆位置选择的修正转速n1再由感受的压力调节，给出要求的高度修正。PMC有连接风扇进口总管的压力传感器。 转速修正：在PMC中，实际转速n1与感受的T12（传感器在风扇进口）组合，得到比例于修正的转速信号n1。 温度限制：当温度T12超过平功率点时，则需要计算的修正转速减少，以保持不超出计算的最高燃气温度。 不作用：分开的驾驶舱ON/INOP推扭开关通过J4接头控制PMC,并且能利用MEC的力矩电机超控信号使PMC不作用。 传感器控制故障：如果控制器或传感器发生故障，通过J4接头，PMC工作能自动截止，这个截止将保持到故障清除和PMC开关再次起动。 监控器：J5接头用于PMC 试验。,3.4 PMC与MEC小结 实践证明 ,CFM56 - 3发动机的发动机在转速控制方式上采用的双重控制是一种独特的控制模式 ,既保证了发动机的推力 ,又保证了发动机安全可靠地工作。但它在使用过程中也存在一些不足 ,由于它采用两个控制附件进行双重控制 ,这给发动机维护人员的排故工作带来了一定的困难 ,但可以通过地面试车的方法把二者的故障隔离开 ,然后予以排除。,4.总结,监控式发动机电子控制器（EEC或PMC）虽然对各个机型有所差异，但其原理是相似的，在很多方面是共同的。 由液压机械式控制器完成主要功能，EEC(或PMC)起监控、限制作用，具有有限功能； EEC工作时，对外界条件的变化，它可以精确保证选定(n1或EPR)目标值； EEC通过力矩电机与液压机械式控制器联系或完成电/液转换，EEC发出的信号通过力矩电机参与液压机械的燃油控制，改变燃油计量。 EE