直升机发动机控制系统研究

李健

摘 要：本文针对直升机发动机的控制系统进行简单的阐述。并且对直升机发动机控制系统的各种需求、工作特点、发动机进行液压式控制系统与电子控制系统进行了细致的分析。并概述直升机发动机中数字式控制系统的具体功能与技术需求。经研究表明，我国直升机发动机控制系统要想实现稳定发展的基础，应当加大力度开发及应用发动机控制器系统，为我国直升机发动机控制系统的发展奠定基础。

关键词：直升机 发动机控制系统 研究

随着我国直升机技术、控制系统技术、发动机技术的不断发展，直升机控制技术也在逐渐的提高。从传统直升机发动机控制系统发展到至今，人们普遍的都在使用液压式机械与电子控制技术结合后的控制方式，比如，直9发动机控制系统、中型通用直升机控制系统。由于新时期的不断介入，直升机的任务剖面也在进一步的扩展，对于直升机发动机控制系统提出了更高的要求，为了能够满足直升机发动机系统的发展需求，使控制发动机更加准确与减轻驾驶员的负担，特别是需要满足军用直升机作战时期的需求，现代化直升机发动机需要运用数字式电子控制系统。本文主要研究直升机发动机控制系统，具体分析如下。

一、当前国内直升机发动机控制系统的现状

目前，我国自己研究的直升机发动机控制系统通常都是采用机械液压式控制系统，例如，直8型的直升机wz6的发动机，直9型直升机WZBA发动机等等，都是采用机械操纵液压式燃油调节器控制调节器油门的大小，以确保达到发动机功率与状态的目的。机械液压式控制系统对于控制直升机的单变量与范围都有一定的优越性，还具有很高的安全可靠性与较好的经济性。随着我国在研制直升机过程中，直升机也在广泛的应用机械液压式控制系统，在这方面相关的研制部门也积累了非常多的经验。随着我国直升机技术逐渐改进，在改进过程中需要根据社会发展的需求，因此，传统式机械液压控制系统已经达不到新形势中直升机发动机控制系统的要求。传统式机械液压控制系统的不足现象具体体现在：实现控制的变量范围窄；控制速度慢、準确度低；很难与直升机的飞行系、火力控制系统进行综合控制。直升机发动机的控制系统目前采用的是全功能数字电子控制系统，可以合理的推进我国涡轮轴数字控制发动机系统技术的进一步发展，促进直升机在飞行准备方面更加容易，从而减轻直升机驾驶员的负担，还能有效的改善直升机的敏捷性与机动性，还能确保为武装直升机建立稳定的平台，为我国直升机发动机综合控制系统建立稳固的基础。现阶段，我国的直8、直9等直升机在换装的过程中，都在广泛的运用全功能数字式的电子控制技术。正在进行研究的直升机发动机采用的就是全功能数字式电子控制技术，同时还在设计一体化的直升机发动机系统，最终实现综合控制直升机发动机控制系统。

二、直升机发动机控制系统的技术方案

直升机发动机数字控制式电子系统中包括：燃油泵；燃油计量装置；温度、转速、压力、流量等不同的传感器；执行机构与数字电子控制器。直升机发动机是由燃油管理模块与电子控制器组织而成。直升机发动机数字式控制技术的主要功能有：实现发动机自动启动与自动停车；功能状态控制；转速恒速控制动力涡轮等等科学性的控制系统。当前直升机发动机数字系统结构共分为两种类型：一种就是双通道全功能数字控制系统，机械液压备份操纵；另一种就是为单通道全功能数字控制系统，配置机械液压备份操纵。现就我国正在研究的直升机全功能数字是控制系统的单通道控制系统加液压备份操纵，并概述典型直升机数字控制技术方案。

（1）自动控制方式的控制要求

第一，控制直升机发动机功率状态。直升机发动机状态控制是由装在控制板上的管理开关，将开关量信号输给电子控制器，可以设置三个控制状态停车、慢车、飞行。当管理开关从停车调节到慢车的位置时，或者从停车再转播到飞行的位置直升机就能自动启动；要想实现管理开关设置到飞行的位置需要经过慢车再设置到停车的位置才能实现停车，在这样的情况下，可以避免空中的失误操作引发的直升机发动机在空中停止。

第二，动力涡轮转速控制。动力涡轮应用恒速进行转速调节，调节的范围可以根据直升机的需求选择。

第三，总距负载一功率控制。在直升机总距杆下部设置传感器，在这样的位置设置传感器可以将信号输给电子控制器，给定旋翼的负载变化，提前补偿调节发动机的功率，以此来减少旋翼的转速变化，改善发动机的响应状态。

第四，单发训练飞行控制。加强培训飞行员的飞行技术，确保飞行员在飞行过程中遇到故障时具备自行处理的能力。当选择好需要飞行的直升机时，发动机的最大使用功率需要根据单位设定的应急功率，在设定功率方面则不大于起飞的功率。而并不是单位选定飞行的那台发动机，在某种程度上也会自动选择功率较小的待机状态。在驾驶舱的电气控制板可设置上训练飞行器的开关，以这样的方式来控制两台发动机。

第五，控制应急功率。如果，当一台发动机出现功率上的骤降时，另一台发动机出现自动进入最大限度的应急功率时，自动进入最大应急功率的发动机在进入工作时或者结束工作后应该根据下降功率允许的时间段才能实施飞行。当飞行员能够自主掌控飞机飞行的情况下，不愿发动机进入最大应急功率时，可以充分利用设置应急控制开关来实现目的。例如，自动设置开关与限定设置两个不同的位置，在设置过程中，自动设置可是实现发动机进入最大程度的应急功率状态，限定位置指的是所允许的功率不可以超过限定的范围。

第六，双发扭矩/温度配平控制。发动机双发功率可以选择控制双发扭矩与温度配平控制的两种方式，在这样的情况下，可以有效的利用扭矩配平方式；温度配平方式只限于使用在发动机的后期或者是将发动机进行新旧配置，这样是避免旧有的发动机在扭矩配平时功率衰减，这种情况会严重造成发动机超温的现象，温度配平控制可以选择由驾驶舱设置开关。

（2）自动控制系统的显示方案。

发动机控制系统显示系统是由发动机的参数与显示器组织而成。当发动机数字式电子控制器正处于工作状态时，直升机的发动机参数集成器可以合理的利用电子控制器接受发动机的数据，其中还包括了发动机的重点故障、不重点故障、状态信息等等，在一定的歌基础中，还可以直接处理发动机的滑油温度、压力、燃油温度信号。发动机参数采集器经备份RS422单工串口与显示器之间的通讯。

（3）手动控制方式功能和控制要求

在发动机数字式电子控制器发生故障时，可以利用设置独立的备份机械液压操纵系统来持续不断的控制发动机。机械液压操纵系统源于软式推拉钢索与操纵油门机构组织而成。电子控制器在正常工作的状态下，油门杆不与操纵联动，而是将其设置在油门中立的位置，将故障情况的备份切换逐渐的提高，发动机还可以利用功率的起点将自动控制转换至手动控制，以此来减少瞬时功率方面的落差。

结束语：

总而言之，直升机发动机全功能数字控制系统具备的机械液压控制系统存在不可替代的优势，它不仅可以实现控制发动机的功率之外，还可以实现机械液压控制系统不具备的管理功能。它还具备了余度控制、故障的检测、显示、抑制、自动监控检测、故障隔离、安全回路等措施，在某种程度上以最大的限度提高发动机控制系统的可靠性。在直升机发动机控制系统的发展过程中，发动机全功能数字控制系统定会为期提供正确的发展方向，在真正的意义上实现直升机飞控系统的综合一体化控制。

参考文献：

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