李健

摘 要：本文針對(duì)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。并且對(duì)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的各種需求、工作特點(diǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行液壓式控制系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致的分析。并概述直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中數(shù)字式控制系統(tǒng)的具體功能與技術(shù)需求。經(jīng)研究表明，我國(guó)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)加大力度開(kāi)發(fā)及應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)控制器系統(tǒng)，為我國(guó)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：直升機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 研究

隨著我國(guó)直升機(jī)技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，直升機(jī)控制技術(shù)也在逐漸的提高。從傳統(tǒng)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到至今，人們普遍的都在使用液壓式機(jī)械與電子控制技術(shù)結(jié)合后的控制方式，比如，直9發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、中型通用直升機(jī)控制系統(tǒng)。由于新時(shí)期的不斷介入，直升機(jī)的任務(wù)剖面也在進(jìn)一步的擴(kuò)展，對(duì)于直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提出了更高的要求，為了能夠滿足直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展需求，使控制發(fā)動(dòng)機(jī)更加準(zhǔn)確與減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，特別是需要滿足軍用直升機(jī)作戰(zhàn)時(shí)期的需求，現(xiàn)代化直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需要運(yùn)用數(shù)字式電子控制系統(tǒng)。本文主要研究直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，具體分析如下。

一、當(dāng)前國(guó)內(nèi)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前，我國(guó)自己研究的直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通常都是采用機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)，例如，直8型的直升機(jī)wz6的發(fā)動(dòng)機(jī)，直9型直升機(jī)WZBA發(fā)動(dòng)機(jī)等等，都是采用機(jī)械操縱液壓式燃油調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)器油門(mén)的大小，以確保達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)功率與狀態(tài)的目的。機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)對(duì)于控制直升機(jī)的單變量與范圍都有一定的優(yōu)越性，還具有很高的安全可靠性與較好的經(jīng)濟(jì)性。隨著我國(guó)在研制直升機(jī)過(guò)程中，直升機(jī)也在廣泛的應(yīng)用機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)，在這方面相關(guān)的研制部門(mén)也積累了非常多的經(jīng)驗(yàn)。隨著我國(guó)直升機(jī)技術(shù)逐漸改進(jìn)，在改進(jìn)過(guò)程中需要根據(jù)社會(huì)發(fā)展的需求，因此，傳統(tǒng)式機(jī)械液壓控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)不到新形勢(shì)中直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的要求。傳統(tǒng)式機(jī)械液壓控制系統(tǒng)的不足現(xiàn)象具體體現(xiàn)在：實(shí)現(xiàn)控制的變量范圍窄；控制速度慢、準(zhǔn)確度低；很難與直升機(jī)的飛行系、火力控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制。直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)目前采用的是全功能數(shù)字電子控制系統(tǒng)，可以合理的推進(jìn)我國(guó)渦輪軸數(shù)字控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，促進(jìn)直升機(jī)在飛行準(zhǔn)備方面更加容易，從而減輕直升機(jī)駕駛員的負(fù)擔(dān)，還能有效的改善直升機(jī)的敏捷性與機(jī)動(dòng)性，還能確保為武裝直升機(jī)建立穩(wěn)定的平臺(tái)，為我國(guó)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合控制系統(tǒng)建立穩(wěn)固的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，我國(guó)的直8、直9等直升機(jī)在換裝的過(guò)程中，都在廣泛的運(yùn)用全功能數(shù)字式的電子控制技術(shù)。正在進(jìn)行研究的直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的就是全功能數(shù)字式電子控制技術(shù)，同時(shí)還在設(shè)計(jì)一體化的直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)綜合控制直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。

二、直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)方案

直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制式電子系統(tǒng)中包括：燃油泵；燃油計(jì)量裝置；溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、流量等不同的傳感器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)與數(shù)字電子控制器。直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是由燃油管理模塊與電子控制器組織而成。直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式控制技術(shù)的主要功能有：實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)與自動(dòng)停車(chē)；功能狀態(tài)控制；轉(zhuǎn)速恒速控制動(dòng)力渦輪等等科學(xué)性的控制系統(tǒng)。當(dāng)前直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共分為兩種類(lèi)型：一種就是雙通道全功能數(shù)字控制系統(tǒng)，機(jī)械液壓備份操縱；另一種就是為單通道全功能數(shù)字控制系統(tǒng)，配置機(jī)械液壓備份操縱。現(xiàn)就我國(guó)正在研究的直升機(jī)全功能數(shù)字是控制系統(tǒng)的單通道控制系統(tǒng)加液壓備份操縱，并概述典型直升機(jī)數(shù)字控制技術(shù)方案。

（1）自動(dòng)控制方式的控制要求

第一，控制直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率狀態(tài)。直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)控制是由裝在控制板上的管理開(kāi)關(guān)，將開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸給電子控制器，可以設(shè)置三個(gè)控制狀態(tài)停車(chē)、慢車(chē)、飛行。當(dāng)管理開(kāi)關(guān)從停車(chē)調(diào)節(jié)到慢車(chē)的位置時(shí)，或者從停車(chē)再轉(zhuǎn)播到飛行的位置直升機(jī)就能自動(dòng)啟動(dòng)；要想實(shí)現(xiàn)管理開(kāi)關(guān)設(shè)置到飛行的位置需要經(jīng)過(guò)慢車(chē)再設(shè)置到停車(chē)的位置才能實(shí)現(xiàn)停車(chē)，在這樣的情況下，可以避免空中的失誤操作引發(fā)的直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在空中停止。

第二，動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速控制。動(dòng)力渦輪應(yīng)用恒速進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的范圍可以根據(jù)直升機(jī)的需求選擇。

第三，總距負(fù)載一功率控制。在直升機(jī)總距桿下部設(shè)置傳感器，在這樣的位置設(shè)置傳感器可以將信號(hào)輸給電子控制器，給定旋翼的負(fù)載變化，提前補(bǔ)償調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，以此來(lái)減少旋翼的轉(zhuǎn)速變化，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)狀態(tài)。

第四，單發(fā)訓(xùn)練飛行控制。加強(qiáng)培訓(xùn)飛行員的飛行技術(shù)，確保飛行員在飛行過(guò)程中遇到故障時(shí)具備自行處理的能力。當(dāng)選擇好需要飛行的直升機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大使用功率需要根據(jù)單位設(shè)定的應(yīng)急功率，在設(shè)定功率方面則不大于起飛的功率。而并不是單位選定飛行的那臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，在某種程度上也會(huì)自動(dòng)選擇功率較小的待機(jī)狀態(tài)。在駕駛艙的電氣控制板可設(shè)置上訓(xùn)練飛行器的開(kāi)關(guān)，以這樣的方式來(lái)控制兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。

第五，控制應(yīng)急功率。如果，當(dāng)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)功率上的驟降時(shí)，另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)入最大限度的應(yīng)急功率時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入最大應(yīng)急功率的發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)入工作時(shí)或者結(jié)束工作后應(yīng)該根據(jù)下降功率允許的時(shí)間段才能實(shí)施飛行。當(dāng)飛行員能夠自主掌控飛機(jī)飛行的情況下，不愿發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入最大應(yīng)急功率時(shí)，可以充分利用設(shè)置應(yīng)急控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)目的。例如，自動(dòng)設(shè)置開(kāi)關(guān)與限定設(shè)置兩個(gè)不同的位置，在設(shè)置過(guò)程中，自動(dòng)設(shè)置可是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入最大程度的應(yīng)急功率狀態(tài)，限定位置指的是所允許的功率不可以超過(guò)限定的范圍。

第六，雙發(fā)扭矩/溫度配平控制。發(fā)動(dòng)機(jī)雙發(fā)功率可以選擇控制雙發(fā)扭矩與溫度配平控制的兩種方式，在這樣的情況下，可以有效的利用扭矩配平方式；溫度配平方式只限于使用在發(fā)動(dòng)機(jī)的后期或者是將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行新舊配置，這樣是避免舊有的發(fā)動(dòng)機(jī)在扭矩配平時(shí)功率衰減，這種情況會(huì)嚴(yán)重造成發(fā)動(dòng)機(jī)超溫的現(xiàn)象，溫度配平控制可以選擇由駕駛艙設(shè)置開(kāi)關(guān)。

（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)的顯示方案。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)顯示系統(tǒng)是由發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)與顯示器組織而成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式電子控制器正處于工作狀態(tài)時(shí)，直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)集成器可以合理的利用電子控制器接受發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)，其中還包括了發(fā)動(dòng)機(jī)的重點(diǎn)故障、不重點(diǎn)故障、狀態(tài)信息等等，在一定的歌基礎(chǔ)中，還可以直接處理發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油溫度、壓力、燃油溫度信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集器經(jīng)備份RS422單工串口與顯示器之間的通訊。

（3）手動(dòng)控制方式功能和控制要求

在發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式電子控制器發(fā)生故障時(shí)，可以利用設(shè)置獨(dú)立的備份機(jī)械液壓操縱系統(tǒng)來(lái)持續(xù)不斷的控制發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)械液壓操縱系統(tǒng)源于軟式推拉鋼索與操縱油門(mén)機(jī)構(gòu)組織而成。電子控制器在正常工作的狀態(tài)下，油門(mén)桿不與操縱聯(lián)動(dòng)，而是將其設(shè)置在油門(mén)中立的位置，將故障情況的備份切換逐漸的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)還可以利用功率的起點(diǎn)將自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換至手動(dòng)控制，以此來(lái)減少瞬時(shí)功率方面的落差。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)全功能數(shù)字控制系統(tǒng)具備的機(jī)械液壓控制系統(tǒng)存在不可替代的優(yōu)勢(shì)，它不僅可以實(shí)現(xiàn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的功率之外，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓控制系統(tǒng)不具備的管理功能。它還具備了余度控制、故障的檢測(cè)、顯示、抑制、自動(dòng)監(jiān)控檢測(cè)、故障隔離、安全回路等措施，在某種程度上以最大的限度提高發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)全功能數(shù)字控制系統(tǒng)定會(huì)為期提供正確的發(fā)展方向，在真正的意義上實(shí)現(xiàn)直升機(jī)飛控系統(tǒng)的綜合一體化控制。

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