面向航空发动机推力控制的大气参数测量系统设计

为了实现多发飞机推力控制匹配要求,以及提升机载控制参数测量可靠性要求,设计了一套适用于多发飞机的机载环 境大气参数测量系统。通过对发动机推力控制需求和适航相关要求的分析,确定了系统设计原则,利用飞机和发动机的有限硬件 资源,提出了一种适用于多发飞机的多余度机载环境大气参数测量系统架构。针对不同来源的信号,分别设计了相应信号故障诊 断算法、表决算法以及多源信号故障切换逻辑,保证系统在信号发生故障时可及时切换到健康余度。通过仿真和试验对测量系统 在信号发生故障时的容错能力进行了验证,结果表明：系统余度设计合理,故障诊断和表决逻辑有效,环境大气参数测量的可靠性 和安全性得到了提升;当信号发生故障时,可实现故障重构,且切换过程产生的推力变化小于3%。     

飞机／发动机推力矢量综合控制方法的探讨

根据已有研究成果,给出了飞机/发动机推力矢量综合控制系统的结构与控制逻辑,提出了研制飞机/发动机推力矢量综合控制系统对矢量喷管控制的要求和实现方法,最后对研制工作提出了建议.     

如何审查租赁发动机修理资料

本文根据有关适航规章的要求，结合GAMECO历年来飞机/发动机退租经验，提出了国内航空公司在审查租赁发动机修理资料时应把握的几点要求，以保证飞机发动机持续适航性要求和满足租赁合同要求，最大限度地保障航空公司的经济利益。     

臧军 发动机控制系统专家

<正>航空发动机控制系统是航空发动机的重要组成部分,请您谈谈该技术的现状及发展趋势。臧军:航空发动机控制系统是航空发动机的关键系统,用于监视和控制航空发动机各部件和系统协调、安全可靠工作,在各种环境下充分发挥发动机的效能,保证发动机提供飞机所需的推力要求。自20世纪90年代以来,双通道的全权限数字式电子控制(Full Authority Digital Electronics Control,     

基于H∞模型匹配的应急飞行控制研究

研究发当飞机常规操纵舵面失效时，通过飞机发动机推力大小来操纵飞机的飞行问题，采用H∞模型匹配的方法，设计动态补偿器，使只调节发动机推力的飞机所表现的特性与在常规舵面操纵下的飞机所表现的特性相近似,从而使飞行员能在操纵舵面失效的情况下，按常规操纵的方法通过控制飞机发动机推力来操纵飞机，实现应急控制，仿真验证了这种方法的有效性。     

浅谈DAC发动机时寿件管控模式在航空公司的应用

正航空发动机是飞机安全稳定运行的关键部件,为了保证发动机的安全可靠,制造厂家在发动机设计时会明确发动机时寿件,并要求对其使用寿命予以控制,这也是适航当局对航空器运营人提出的适航要求。通常时寿件的价格很高,如何在兼顾安全性的同时又满足经济性,是航空公司需要考虑的问题。罗罗公司推出了DAC模式的发动机时寿件管理,为航空公司提供了一种有效的解决方案。     

基于性能退化缓解的双发推力匹配控制

为了解决退化程度不同而导致的双发推力不匹配问题,首先介绍基于发动机性能退化缓解控制的双发推力匹配控制系统(在发动机基准控制系统的基础上添加外围控制回路实现对推力的间接控制,并通过设定双发共同遵循的期望推力减少由于发动机退化程度不同造成的双发推力差异),之后对该系统所涉及的推力设定、参数估计、转速指令修正等关键技术进行研究,最后在MATLAB/Simulink环境下进行仿真验证,结果表明:该系统可以在发动机参数限制范围内合理地设定双发共同遵循的期望推力,减少推力差异,满足自动协调双发推力匹配的设计要求。     

基于模态切换的航空发动机容错控制

综合了航空发动机控制和故障诊断方法,设计了基于模态切换的任务级和发动机级模式的容错控制系统.任务级模式在发动机部件故障时,通过切换控制策略和控制模式达到恢复或降低发动机性能的要求;发动机级模式在控制回路失效时,根据故障情况切换到容错控制回路,从而保证发动机继续正常工作.数字仿真结果表明:在稳态或加速过程中出现部件故障时,容错控制系统都能够100%恢复发动机的推力;在发动机中间、慢车和节流状态下,当压气机转速控制回路失效时,容错控制系统能够在3s内平稳切换到风扇转速控制回路.      

运输类飞机结构设计安全系数的探讨

中国民用航空规章运输类飞机适航标准25.303要求采用1.5的安全系数,该要求同其他相关适航条款,例如25.307"结构符合性的证明"、25.603"材料"、25.605"制造方法"、25.613"材料的强度性能和材料的设计值"等,共同保证了飞机结构的高可靠性。理论上,当材料、载荷、分析等方面的不确定性降低,采用低于1.5的安全系数可以保证结构具有同等的高可靠性;另一方面,当材料、载荷、分析等方面的不确定性大于目前适航规章所允许的水平,通过采用大于1.5的安全系数也可以保证结构具有等同的高可靠性。为了在民用运输类飞机的适航取证/审定过程中,在保证结构可靠性的前提下,能够根据具体情况适当调整结构安全系数,在综合研究中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》相关条款内在联系的基础上,探讨了载荷、材料性能、分析方法等不确定性对飞机结构安全系数的贡献。研究结果表明,目前1.5的飞机结构安全系数,用于考虑载荷、材料性能、分析方法等不确定性的系数分量分别为1.2、1.12、1.116.     

不对称推力完全自动补偿技术

研究了一种适用于多发飞机的不对称推力完全自动补偿策略,并针对发动机失效后的不对称推力飞行特性进行研究。首先,推导了横航向达到平衡状态的条件,提出了一种基于发动机转子转速信号的自动补偿控制方法,在保证补偿效果的同时,解决了自动补偿系统可靠性低的问题,该自动补偿控制方法将高压转子转速信号与低压转子转速信号进行逻辑运算,结合高压转子转速差控制副翼和方向舵偏转,再与主飞行控制系统共同作用使飞机达到平衡状态。然后,基于横航向主飞行控制系统具有滚转角保持功能的特点,优化自动补偿控制系统。最后,全包线内建立飞机达到平衡状态的线性化数学模型,设计了不对称推力完全自动补偿控制律。通过MATLAB/Simulink建模并进行仿真验证,仿真结果表明完全自动补偿控制方法对不对称推力飞行具有良好的补偿效果。     

发动机反推力系统安全性设计

通过分析发动机反推力系统适航规章25.933、相关的适航咨询通告和背景资料,以及民用飞机反推力系统空难事故,获得了反推力系统设计的总体安全性要求,为国内反推力系统的安全性设计提供了重要的指导.运用系统安全性评估的方法对某型号反推力系统的初步方案进行了分析.结果表明:系统架构设计中存在单一故障导致反推力装置意外打开,不满足反推力系统总体安全性要求.为了消除该单一故障,提出了将同步锁的控制独立于反推控制器(EAU)的更改方案.这不仅明显提高了某型号反推力系统的安全性,也对以后其他型号反推力系统的设计具有重要的借鉴意义.      

大型民用飞机应急放油系统适航符合性要求研究

为了确保飞机在起飞后就出现飞机故障或紧急事件的情况下,能具有快速返场着陆能力,并尽可能降低应急着陆对飞机和飞机维护的影响,大型民用飞机通常需要安装应急放油系统,以实现快速空中放油。通过研究对大型民用飞机应急放油系统适航条款的要求,总结了民用飞机应急放油系统适航要求的立法背景,以及适航条款要求的演变历史和原因,并分析了具体的适航要求及相应的符合性验证方法,对民用飞机应急放油系统适航验证有一定借鉴和指导意义。     

民用飞机第25.865条要求及符合性验证研究

基于国内外运输类飞机针对适航标准第 25. 865 条的符合性现状,结合飞机在着火情况下一定时间内的操纵和安全飞行需要,在分析易受飞机着火影响的飞行安全关键部件防火要求的基础上,即位于指定火区或邻近指定火区内必需的飞行操纵器件、发动机架和其它飞行结构,如发动机安装节、邻近发动机舱或 APU 舱的主飞控部件等,必须用防火材料制造或用防火材料屏蔽,使之能至少承受 15 min 的着火影响,提出了第 25. 865 条的适航解析要求和符合性验证方法。 开展了对第 25. 865 条的制定背景、技术要求及符合性验证方法的研究,包括适航要求的解析,防火的定义解读,防火材料和非防火材料的符合性验证思路,及对关键飞行操纵器件、屏蔽、冗余和气弹稳定性等方面的着火评估,形成了第 25. 865 条的适航技术要求和符合性验证方法,可为运输类飞机针对第 25. 865 条的适航性设计和符合性验证提供参考。     

航空发动机控制系统传感器FDIA系统仿真

基于卡尔曼滤波器组,建立了航空发动机控制系统传感器故障诊断系统,实现了对单个传感器故障的检测、隔离与重构(FDIA),确保了发动机控制系统即使在传感器故障发生的情况下,依然能安全可靠地工作.同时利用Simulink建立一个通用的发动机传感器故障诊断仿真平台,在此仿真平台上,对故障的诊断进行仿真验证,并分析了测量噪声对故障诊断系统性能的影响,为发动机在线传感器故障诊断系统的实现提供理论依据.      

某航空活塞发动机回火试验

为解决某航空活塞发动机要取得适航型号合格证(TC)须按CCAR-33部《航空发动机适航标准》第33.51条进行回火试验的问题,通过对单缸发动机回火试验的研究,提出了采用光电信号进行发动机回火检测的测量方法.试验验证表明:光电检测方法能够有效地检测到发动机回火现象.在此基础上,通过试验确定了调节燃油伺服器的贫富油操纵杆逐渐调贫发动机的燃油流量来诱导发动机回火的试验方法.回火试验结果表明:所测活塞发动机在其整个工作状态下存在回火倾向,但在人工诱导57次回火后,发动机状况良好,满足适航认证的要求.      

商用涡扇发动机推力控制故障处置功能解析

针对运输类飞机对动力装置必须确认任何单一失效或故障及可能的失效组合都不会危及飞机安全飞行的适航要求,经工程研究和飞机运营经验证明,原有的通过安全性分析以及申请豁免来表明设计符合性的验证方法存在不足,为了保障飞机飞行的安全性,可增加推力控制故障处置(TCMA)系统。以B787飞机配装的GEnx发动机TCMA系统为研究对象,采用系统工程的方法研究和分析了该系统的安全性需求来源、符合性验证方法及其演进、TCM事件危害、TCMA系统架构和系统功能,其中包括事件侦测、处置逻辑、激活功能监控与内部自检BIT等功能。分析结果表明:TCMA系统是1个集成的智能控制系统,在TCM事件发生后无需飞机机组人员干预,能够自动处置并保障飞机的飞行安全。     

仅用作航空器追踪的北斗机载设备适航要求分析

北斗卫星导航系统（简称北斗）在民用航空器中安装应用的前提是明确和符合北斗机载设备的适航要求。但由于全球定位系统（GPS）与北斗在星座结构、信号体制及功能上的不同，导致目前国际上全球卫星导航系统（GNSS）相关适航标准不适用于北斗设备。标准的缺失严重制约北斗民航产业发展，急需进行自主研究与制定。针对北斗在民用航空器中应用第一阶段的功能及场景，即仅用作航空器追踪，分析当前可参考标准的适用性，明确适航要求的制订策略及框架，综合考虑适航安全性、民航对北斗机载设备的紧迫需求，未来机载设备的发展方向，以及当前工业水平，提出一套仅用作航空器追踪的北斗机载设备适航要求，形成审定要素及评审要求，可支持工业方对适航标准的理解。     

大涵道比宽体客机发动机方案设计及系列化发展研究

基于宽体客机航空发动机系列化发展进行了总体性能方案设计,并分别基于保持整机不变和保持核心机不变的原则,对推力系列化发展方案进行了分析。结果表明,对于减推力使用发动机而言,可以直接采用降低高低压轴转速的方式;对于推力增长发动机而言,需重新匹配低压系统以得到更优化的方案。     

发动机非包容性转子失效布置与防护设计

民用飞机发动机服役经验表明:发动机非包容性转子失效仍会发生。为将这种非包容性转子失效可能带来的危害降至最低,基于一种发动机翼吊式安装的民用飞机,结合咨询通告AC20-128A的要求以及民用飞机设计的工程经验,开展了飞机内部系统布置和结构防护设计研究。首先介绍了减小发动机非包容性转子失效危害的设计流程和分析模型,其次从民航局审查关注的角度,重点阐述了不可控制的着火、推力损失、飞机操纵的损失、对乘客和机组人员的保护和结构完整性等五个方面的设计思路和方法。研究结果表明:飞机设计时,通过采取将关键部件和系统移出碎片影响区、冗余设计、提供可接受的防护等预防措施来减小发动机非包容性转子失效对飞机的危害,对发动机非包容性转子失效的设计和适航验证具有指导意义。