目錄
叢書序
前言
符號表
第1章 緒論 1
1.1 航空發(fā)動機控制技術(shù)的發(fā)展 1
1.1.1 液壓機械控制 2
1.1.2 液壓機械+電子控制 2
1.1.3 全權(quán)限數(shù)字電子控制 3
1.2 FADEC技術(shù)的發(fā)展 3
1.2.1 國外FADEC技術(shù)的發(fā)展歷程 3
1.2.2 我國FADEC技術(shù)的發(fā)展 9
1.2.3 FADEC技術(shù)的發(fā)展趨勢 12
1.3 FADEC系統(tǒng)的一般設(shè)計流程及本書內(nèi)容安排 15
1.3.1 FADEC系統(tǒng)的一般設(shè)計流程 15
1.3.2 本書內(nèi)容安排 15
第2章 控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)要求 16
2.1 航空發(fā)動機控制計劃 16
2.1.1 航空發(fā)動機的工作狀態(tài) 16
2.1.2 航空發(fā)動機各工作狀態(tài)的使用限制 17
2.1.3 航空發(fā)動機控制變量的選擇 19
2.1.4 起動過程的控制計劃 20
2.1.5 非加力工作狀態(tài)的控制計劃 21
2.1.6 加力工作狀態(tài)的控制計劃 30
2.2 控制系統(tǒng)的功能要求 36
2.2.1 航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的功能 36
2.2.2 控制功能的詳細(xì)描述 38
2.3 控制系統(tǒng)的性能要求 58
2.3.1 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) 58
2.3.2 動態(tài)性能指標(biāo) 59
2.3.3 切換性能指標(biāo) 59
2.3.4 執(zhí)行機構(gòu)回路控制品質(zhì)要求 59
2.4 控制系統(tǒng)的工作環(huán)境要求 62
2.4.1 電子控制器工作環(huán)境 62
2.4.2 燃油附件工作環(huán)境 62
2.5 安全性、可靠性、維修性、保障性、測試性設(shè)計要求 62
2.5.1 安全性設(shè)計要求 62
2.5.2 可靠性設(shè)計要求 63
2.5.3 維修性設(shè)計要求 63
2.5.4 保障性設(shè)計要求 64
2.5.5 測試性設(shè)計要求 64
第3章 控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 65
3.1 控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 65
3.1.1 控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和功能分配 66
3.1.2 主燃油流量控制 67
3.1.3 風(fēng)扇進口可調(diào)葉片角度控制 68
3.1.4 高壓壓氣機進口可調(diào)靜子葉片角度控制 69
3.1.5 加力燃油流量控制 69
3.1.6 尾噴口喉道截面面積控制 70
3.1.7 矢量噴口控制 71
3.2 控制系統(tǒng)余度設(shè)計 71
3.2.1 控制系統(tǒng)可靠性的基本概念 71
3.2.2 控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)余度分析 73
3.2.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)余度設(shè)計 77
3.3 控制系統(tǒng)精度分析 83
3.3.1 在給定控制計劃下控制精度的選擇 83
3.3.2 根據(jù)控制精度選擇控制計劃 86
3.3.3 傳感器精度計算方法 87
3.3.4 傳感器精度計算 88
3.4 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 92
3.4.1 主燃油流量控制回路 92
3.4.2 尾噴口喉道面積控制回路 97
3.4.3 其他控制回路 101
3.4.4 多回路共同工作對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 101
3.5 控制系統(tǒng)可靠性分析 105
3.5.1 控制系統(tǒng)可靠性模型的基本概念 105
3.5.2 典型結(jié)構(gòu)的故障樹模型 107
3.5.3 對控制系統(tǒng)方案的可靠性建模與預(yù)計 109
3.5.4 控制系統(tǒng)可靠性指標(biāo)分配 110
3.6 電子控制器原理方案 112
3.6.1 電子控制器主要功能設(shè)計 112
3.6.2 電子控制器總體架構(gòu)設(shè)計 113
3.7 燃油系統(tǒng)原理總體方案 117
3.7.1 燃油系統(tǒng)的主要功能設(shè)計 117
3.7.2 燃油系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計 118
3.7.3 主燃油系統(tǒng)原理方案 119
3.7.4 加力燃油系統(tǒng)原理方案 121
3.8 傳感器參數(shù)設(shè)計與選型配置 123
3.8.1 壓力傳感器 123
3.8.2 喘振傳感器 124
3.8.3 發(fā)動機進口總溫傳感器 124
3.8.4 高壓壓氣機進口氣體總溫傳感器 124
3.8.5 低壓渦輪出口溫度傳感器及集電環(huán) 125
3.8.6 噴口喉道面積傳感器 125
3.8.7 轉(zhuǎn)速傳感器 125
3.8.8 火焰?zhèn)鞲衅?126
第4章 控制律設(shè)計 127
4.1 位置伺服回路控制 128
4.2 主燃油流量控制 134
4.2.1 穩(wěn)態(tài)點控制 134
4.2.2 增益調(diào)參 136
4.2.3 基于相似理論的增益調(diào)參 139
4.2.4 限制保護控制 140
4.2.5 加減速控制 142
4.2.6 起動控制 147
4.2.7 主燃油流量控制綜合 149
4.3 加力燃油流量控制 150
4.4 風(fēng)扇進口可調(diào)葉片角度控制 151
4.5 高壓壓氣機進口可調(diào)靜子葉片角度控制 151
4.6 噴口控制 152
4.6.1 噴口開環(huán)控制 152
4.6.2 噴口閉環(huán)控制 153
4.7 矢量噴口控制 156
第5章 數(shù)字電子控制器設(shè)計 158
5.1 數(shù)字電子控制器設(shè)計概述 158
5.2 輸入信號處理模塊設(shè)計 159
5.2.1 模擬信號處理電路 159
5.2.2 頻率信號處理電路 165
5.2.3 離散量信號處理電路 167
5.2.4 信號采集電路 168
5.3 控制處理模塊電路設(shè)計 170
5.3.1 CPU電路 170
5.3.2 存儲器電路 171
5.3.3 外圍接口電路 171
5.3.4 FPGA電路 172
5.3.5 WDT及復(fù)位電路 172
5.3.6 時鐘電路 173
5.3.7 局部總線接口電路 173
5.3.8 通信總線接口電路 174
5.4 輸出信號處理電路 180
5.4.1 模擬信號電流放大電路 180
5.4.2 高速電磁閥驅(qū)動電路 181
5.4.3 離散信號驅(qū)動電路 182
5.4.4 步進電機驅(qū)動電路 183
5.4.5 D/A轉(zhuǎn)換電路 184
5.5 電源模塊設(shè)計 185
5.5.1 EMI濾波 185
5.5.2 AC/DC變換 186
5.5.3 DC/DC變換 188
5.5.4 過壓保護電路 189
5.5.5 電源監(jiān)控 191
5.6 余度管理電路 192
5.6.1 通道同步電路 192
5.6.2 邏輯切換電路 193
5.6.3 通道間交叉通信電路 194
5.7 開放式電子控制器的智能模塊設(shè)計 195
5.7.1 串行數(shù)據(jù)總線 195
5.7.2 信號輸入模塊 196
5.7.3 CPU模塊 197
5.7.4 伺服控制模塊 198
5.8 控制軟件設(shè)計 199
5.8.1 控制軟件的主要功能設(shè)計 199
5.8.2 控制軟件的架構(gòu)設(shè)計 199
5.8.3 操作管理軟件設(shè)計 200
5.8.4 應(yīng)用軟件設(shè)計 201
5.8.5 軟件設(shè)計注意事項 202
第6章 燃油系統(tǒng)設(shè)計 204
6.1 燃油泵選型分析 204
6.1.1 增壓泵 204
6.1.2 主泵 204
6.1.3 加力泵 205
6.1.4 伺服油源泵 206
6.2 伺服作動控制系統(tǒng)設(shè)計 207
6.2.1 伺服作動控制系統(tǒng)工作原理 207
6.2.2 風(fēng)扇進口可調(diào)導(dǎo)葉和高壓壓氣機靜子葉片角度控制裝置 208
6.2.3 噴口喉道面積控制裝置 208
6.2.4 矢量噴口控制裝置 209
6.2.5 典型伺服作動回路設(shè)計計算 210
6.3 燃油計量系統(tǒng)設(shè)計 218
6.3.1 燃油計量工作原理 218
6.3.2 計量活門型孔設(shè)計 221
6.3.3 壓差回油式燃油計量回路設(shè)計計算 223
6.3.4 燃油計量穩(wěn)態(tài)精度分析 231
第7章 故障診斷與容錯設(shè)計 234
7.1 故障診斷與測試的基本概念 235
7.1.1 故障定義與分類 235
7.1.2 故障診斷的概念和過程 236
7.1.3 測試性與機內(nèi)自檢測 237
7.1.4 測試性指標(biāo) 237
7.2 機內(nèi)自檢測設(shè)計 240
7.2.1 上電前自檢測 240
7.2.2 飛行前自檢測 241
7.2.3 飛行中自檢測 243
7.2.4 維護性自檢測 245
7.3 故障診斷與處理的基本方法 245
7.3.1 故障發(fā)現(xiàn) 245
7.3.2 故障定位 247
7.3.3 故障隔離 247
7.3.4 系統(tǒng)重構(gòu) 248
7.3.5 故障恢復(fù) 252
7.3.6 故障告警 252
7.3.7 故障記錄 254
第8章 控制系統(tǒng)的綜合和試驗驗證 255
8.1 電子控制器在回路仿真 256
8.1.1 電子控制器在回路仿真裝置主要功能 256
8.1.2 電子控制器在回路仿真系統(tǒng)的組成和原理 256
8.1.3 電子控制器在回路仿真裝置主要性能參數(shù) 258
8.1.4 電子控制器在回路仿真的主要內(nèi)容 258
8.2 控制系統(tǒng)的半物理模擬試驗 263
8.2.1 半物理模擬試驗器的主要功能 263
8.2.2 半物理模擬試驗系統(tǒng)的組成和原理 263
8.2.3 半物理模擬試驗器主要指標(biāo)要求 266
8.2.4 半物理模擬試驗主要內(nèi)容 267
8.3 發(fā)動機試驗與驗證 271
8.3.1 發(fā)動機地面試車 272
8.3.2 發(fā)動機高空臺試驗 274
8.3.3 發(fā)動機飛行試驗 274
主要參考文獻(xiàn) 276