航空发动机控制系统.ppt
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– 过渡控制
• 过渡控制的目的是使发动机过度过程能迅速、稳定 和可靠地进行。一般包括有: 起动、加速和减速过程 的控制及压气机的防喘控制。
– 安全限制
• 安全限制的目的是保证发动机安全正常的工作。防 止超温、超压、超转和超功率。安全限制系统只有 当出现有超温、超压、超转和超功率是才起作用而 工作。
项目三 儿歌
– 闭环控制
项目三 儿歌
外界干扰量
– 闭环控制的应用
• 被控对象-------发动机
– 输出变量n（即控制器的输入量）
项目三 儿歌
• 控制器组成
– 敏感元件（即离心飞重 ） » 感受发动机的实际转速
– 指令机构（即油门杆）
» 它通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力，确 定转速的给定值
– 放大元件（即分油活门）
• 执行元件（随动活塞）
– 它控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量;
• 供油元件（柱塞泵）
项目三 儿歌 图10-4 开环控制系统
项目三 儿歌
• 开环控制系统工作原理
– 当飞行高度增加时，进入发动机的空气流量减少,同时也使 PH＊减小，控制器和膜盒同时感受到这一干扰量的变化，于 是膜盒膨胀,通过杠杆使档板活门的开度增大，随动活塞上 腔的放油量增大，使随动活塞上移
项目三 儿歌
第8章 发动机控制系统
• 8.1 概述
项目三 儿歌
– 8.1.1 发动机控制系统的功用
• 燃油流量控制
– 根据发动机的不同状态，将清洁的，无蒸气的，经过增压 的，计量好的燃油供给燃烧室
– 控制中要求
» 不能喘振；不能超温；不能超转；不能富油熄火；不 能贫油熄火。为满足上述安全限制，燃油调节器应在 这些限制之内工作。
项目三 儿歌
• 控制相关概念
– 控制对象
• 被控制的技术对象称为控制对象，如发动机
– 控制器
• 控制对象以外的，为完成控制任务的机构的总合
– 控制系统
• 控制对象和控制器的总合称为控制系统
– 被控变量
• 能表征被控对象（发动机）的工作状态，又能被控 制的变量称为被控变量。如发动机的转速
– 可控变量
项目三 儿歌
• 如何通过调节油门给定转速
– 当推油门时，则通过传动臂，齿轮，齿套等来 改变调准弹簧力转速给定值改变
– 控制器相应地调节供油量，将转速调到给定值
– 具体工作原理
• 思考
项目三 儿歌
• 闭环控制的优缺点
– 控制器感受的不是外界的干扰量，而是直接感 受发动机（被控对象）的被控参数（转速）
• 发动机工作限制
– 在地面条件下工作时所受限制
• 最大转速 • 贫油熄火 • 涡轮前燃气总温的最高值 • 压气机喘振边界
– 在空中条件下工作时
• 高空低速时受燃烧室高空熄火的限制
– 因为高空空气稀薄，燃油雾化质量差，难以稳定燃烧
• 低空高速时受压气机超压限制
项目三 儿歌 图10-1 发动机安全工作范围
项目三 儿歌
• 8.1.3 基本概念
– 为了得到最有利的发动机工作状态，最好能同 时调节尽可能多的工作参数
• 例如转速，涡轮前燃气总温，通过发动机的空气流 量，燃烧室的余气系数等
• 但这要求在发动机上安装大量的传感器和调节器， 从而使发动机的结构和使用变得很复杂
– 通常是尽可能将被控参数的数目减少，即只调 节决定发动机工作状态的最基本的参数
» 分油活门的位置由离心飞重的轴向力与指令机构给定 的调准弹簧力比较后的差值决定;
– 执行元件（即随动活塞） » 它控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量
– 供油元件（即燃油泵）
项目三 儿歌 图10-3 闭环控制系统
项目三 儿歌
• 闭环控制系统的工作过程
– 发动机稳定工作时
• 发动机的转速和给定值相等，分油活处于中立位置
– 当被控参数有了偏离后，才被控制器感受，再 进行控制，使被控参数重新恢复到给定值
– 由于它是按被控参数的偏离信号而工作的，故 称闭环控制的工作原理为偏离原理。
– 它的优点是控制比较准确，但控制不及时，滞 后
• 开环控制
项目三 儿歌
– 控制器与发动机的关系以及信号传递的关系形 成一个开路,故称为开环控制系统
– 并带动柱塞泵的斜盘角变小, 供油量减少与空气流量的减少 相适应，从而保持转速不变
• 被控对象的输出量是发动机的转速n，控制器的输入 量是干扰量f; 而控制器的输出量是qmf
项目三 儿歌
• 敏感元件（膜盒）
– 感受进气总压; 进气总压是飞行高度和飞行马 赫数的函数;
• 指令机构（油门杆）
– 通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力 ，确定转速的给定值;
• 放大元件（档板活门）
– 档板通过与膜盒相连的杠杆的作用来改变其开 度
• 能影响被控对象（发动机）的工作过程，用来改变 被控变量大小的变量称为可控变量
• 对于涡喷发动机一般供油量为可控变量; 对于涡桨发 动机，一般供油量和桨叶角为可控变量
– 干扰量
项目三 儿歌
• 作用在被控对象或控制器上，能引起被控对象发生 变化的外部作用量，如大气温度，大气压力（飞行 高度，飞行马赫数），大气湿度等。
• 放气活门VBV（Variable Bleed Valve）和导向叶片 VSV（Variable Stator Vane）的控制。
• 涡轮间隙TCC（Turbine Clearance Control）的控 制
项目三 儿歌
• 8.1.2 发动机控制的内容和方法
– 推力控制
• 根据发动机的工作状态和飞机的飞行状态，计量供 给然烧室的燃油，获得所需的推力。推力控制包括: 转速控制、压比控制、反推力控制。
– 给定量
• 驾驶指令
– 发动机控制方案
• 根据Baidu Nhomakorabea界条件（飞行高度和速度）或驾驶指令来改 变可控变量，以保证发动机的被控变量不变或按预 定规律变化，从而达到控制发动机推力的目的。
– 组成
• 发动机的控制系统由控制装置和被控对象组成，组 成控制装置的主要元件有: 敏感元件，放大元件，执 行元件，供油元件等。
• 控制器各部发都处于相对静止状态
– 当外界条件变化引起发动机的转速增加（如何 减小qmf）
• 分油活门向上移动
– n增加敏感元件离心飞重的离心力变大，张角变大，其轴 向力变大，大于调准弹簧力
• 随动活塞向下移动，使柱塞泵的斜盘角变小，供油 量减少,使转速恢复到给定值
– 分油活门两个突肩堵住的上下两条油路打开 » 随动活塞的上腔与高压油路相通 » 下腔与回油路相通
• 过渡控制的目的是使发动机过度过程能迅速、稳定 和可靠地进行。一般包括有: 起动、加速和减速过程 的控制及压气机的防喘控制。
– 安全限制
• 安全限制的目的是保证发动机安全正常的工作。防 止超温、超压、超转和超功率。安全限制系统只有 当出现有超温、超压、超转和超功率是才起作用而 工作。
项目三 儿歌
– 闭环控制
项目三 儿歌
外界干扰量
– 闭环控制的应用
• 被控对象-------发动机
– 输出变量n（即控制器的输入量）
项目三 儿歌
• 控制器组成
– 敏感元件（即离心飞重 ） » 感受发动机的实际转速
– 指令机构（即油门杆）
» 它通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力，确 定转速的给定值
– 放大元件（即分油活门）
• 执行元件（随动活塞）
– 它控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量;
• 供油元件（柱塞泵）
项目三 儿歌 图10-4 开环控制系统
项目三 儿歌
• 开环控制系统工作原理
– 当飞行高度增加时，进入发动机的空气流量减少,同时也使 PH＊减小，控制器和膜盒同时感受到这一干扰量的变化，于 是膜盒膨胀,通过杠杆使档板活门的开度增大，随动活塞上 腔的放油量增大，使随动活塞上移
项目三 儿歌
第8章 发动机控制系统
• 8.1 概述
项目三 儿歌
– 8.1.1 发动机控制系统的功用
• 燃油流量控制
– 根据发动机的不同状态，将清洁的，无蒸气的，经过增压 的，计量好的燃油供给燃烧室
– 控制中要求
» 不能喘振；不能超温；不能超转；不能富油熄火；不 能贫油熄火。为满足上述安全限制，燃油调节器应在 这些限制之内工作。
项目三 儿歌
• 控制相关概念
– 控制对象
• 被控制的技术对象称为控制对象，如发动机
– 控制器
• 控制对象以外的，为完成控制任务的机构的总合
– 控制系统
• 控制对象和控制器的总合称为控制系统
– 被控变量
• 能表征被控对象（发动机）的工作状态，又能被控 制的变量称为被控变量。如发动机的转速
– 可控变量
项目三 儿歌
• 如何通过调节油门给定转速
– 当推油门时，则通过传动臂，齿轮，齿套等来 改变调准弹簧力转速给定值改变
– 控制器相应地调节供油量，将转速调到给定值
– 具体工作原理
• 思考
项目三 儿歌
• 闭环控制的优缺点
– 控制器感受的不是外界的干扰量，而是直接感 受发动机（被控对象）的被控参数（转速）
• 发动机工作限制
– 在地面条件下工作时所受限制
• 最大转速 • 贫油熄火 • 涡轮前燃气总温的最高值 • 压气机喘振边界
– 在空中条件下工作时
• 高空低速时受燃烧室高空熄火的限制
– 因为高空空气稀薄，燃油雾化质量差，难以稳定燃烧
• 低空高速时受压气机超压限制
项目三 儿歌 图10-1 发动机安全工作范围
项目三 儿歌
• 8.1.3 基本概念
– 为了得到最有利的发动机工作状态，最好能同 时调节尽可能多的工作参数
• 例如转速，涡轮前燃气总温，通过发动机的空气流 量，燃烧室的余气系数等
• 但这要求在发动机上安装大量的传感器和调节器， 从而使发动机的结构和使用变得很复杂
– 通常是尽可能将被控参数的数目减少，即只调 节决定发动机工作状态的最基本的参数
» 分油活门的位置由离心飞重的轴向力与指令机构给定 的调准弹簧力比较后的差值决定;
– 执行元件（即随动活塞） » 它控制柱塞泵斜盘的角度，从而改变供油量
– 供油元件（即燃油泵）
项目三 儿歌 图10-3 闭环控制系统
项目三 儿歌
• 闭环控制系统的工作过程
– 发动机稳定工作时
• 发动机的转速和给定值相等，分油活处于中立位置
– 当被控参数有了偏离后，才被控制器感受，再 进行控制，使被控参数重新恢复到给定值
– 由于它是按被控参数的偏离信号而工作的，故 称闭环控制的工作原理为偏离原理。
– 它的优点是控制比较准确，但控制不及时，滞 后
• 开环控制
项目三 儿歌
– 控制器与发动机的关系以及信号传递的关系形 成一个开路,故称为开环控制系统
– 并带动柱塞泵的斜盘角变小, 供油量减少与空气流量的减少 相适应，从而保持转速不变
• 被控对象的输出量是发动机的转速n，控制器的输入 量是干扰量f; 而控制器的输出量是qmf
项目三 儿歌
• 敏感元件（膜盒）
– 感受进气总压; 进气总压是飞行高度和飞行马 赫数的函数;
• 指令机构（油门杆）
– 通过传动臂，齿轮，齿套等来改变调准弹簧力 ，确定转速的给定值;
• 放大元件（档板活门）
– 档板通过与膜盒相连的杠杆的作用来改变其开 度
• 能影响被控对象（发动机）的工作过程，用来改变 被控变量大小的变量称为可控变量
• 对于涡喷发动机一般供油量为可控变量; 对于涡桨发 动机，一般供油量和桨叶角为可控变量
– 干扰量
项目三 儿歌
• 作用在被控对象或控制器上，能引起被控对象发生 变化的外部作用量，如大气温度，大气压力（飞行 高度，飞行马赫数），大气湿度等。
• 放气活门VBV（Variable Bleed Valve）和导向叶片 VSV（Variable Stator Vane）的控制。
• 涡轮间隙TCC（Turbine Clearance Control）的控 制
项目三 儿歌
• 8.1.2 发动机控制的内容和方法
– 推力控制
• 根据发动机的工作状态和飞机的飞行状态，计量供 给然烧室的燃油，获得所需的推力。推力控制包括: 转速控制、压比控制、反推力控制。
– 给定量
• 驾驶指令
– 发动机控制方案
• 根据Baidu Nhomakorabea界条件（飞行高度和速度）或驾驶指令来改 变可控变量，以保证发动机的被控变量不变或按预 定规律变化，从而达到控制发动机推力的目的。
– 组成
• 发动机的控制系统由控制装置和被控对象组成，组 成控制装置的主要元件有: 敏感元件，放大元件，执 行元件，供油元件等。
• 控制器各部发都处于相对静止状态
– 当外界条件变化引起发动机的转速增加（如何 减小qmf）
• 分油活门向上移动
– n增加敏感元件离心飞重的离心力变大，张角变大，其轴 向力变大，大于调准弹簧力
• 随动活塞向下移动，使柱塞泵的斜盘角变小，供油 量减少,使转速恢复到给定值
– 分油活门两个突肩堵住的上下两条油路打开 » 随动活塞的上腔与高压油路相通 » 下腔与回油路相通