航空发动机控制系统
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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
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
这种控制系统控制及时，滞后较小，但由于不能感受所有的 干扰量，故控制不太准确
复合控制:
复合控制系统是开环和闭环控制的组合控制系统
这种控制系统蒹有开环和闭环控制系统的优点，即 控制及时(响应快)又准确(精度高)，工作稳定，但 控制器的结构较复杂。
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
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
涡轮间隙TCC（Turbine Clearance Control）的控制
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。
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。
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
图10-1 发动机安全工作范围
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
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
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）
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。
可控变量
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
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。
第8章 发动机控制系统
Leabharlann Baidu 8.1 概述
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。
放气活门VBV（Variable Bleed Valve）和导向叶片VSV （Variable Stator Vane）的控制。
给定量
驾驶指令
发动机控制方案
根据外界条件（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。
闭环控制
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）
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）
▪ 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;
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
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）
图10-4 开环控制系统
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
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。
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
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
开环控制系统特点
控制器和发动机同是感受外界的干扰量
只要干扰量发生变化，控制器就相应地改变可控变量qmf， 以 补偿干扰量f对发动机所引起的被控参数n的变化，从而保持被 控参数不变
这种控制系统的控制工作原理为补偿原理。
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）
图10-3 闭环控制系统
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 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
它的优点是控制比较准确，但控制不及时，滞后
开环控制
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
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
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）
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
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
这种控制系统控制及时，滞后较小，但由于不能感受所有的 干扰量，故控制不太准确
复合控制:
复合控制系统是开环和闭环控制的组合控制系统
这种控制系统蒹有开环和闭环控制系统的优点，即 控制及时(响应快)又准确(精度高)，工作稳定，但 控制器的结构较复杂。
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
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
涡轮间隙TCC（Turbine Clearance Control）的控制
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。
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。
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
图10-1 发动机安全工作范围
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
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
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）
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。
可控变量
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
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。
第8章 发动机控制系统
Leabharlann Baidu 8.1 概述
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。
放气活门VBV（Variable Bleed Valve）和导向叶片VSV （Variable Stator Vane）的控制。
给定量
驾驶指令
发动机控制方案
根据外界条件（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。
闭环控制
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）
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）
▪ 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;
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
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）
图10-4 开环控制系统
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
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。
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
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
开环控制系统特点
控制器和发动机同是感受外界的干扰量
只要干扰量发生变化，控制器就相应地改变可控变量qmf， 以 补偿干扰量f对发动机所引起的被控参数n的变化，从而保持被 控参数不变
这种控制系统的控制工作原理为补偿原理。
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）
图10-3 闭环控制系统
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 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
它的优点是控制比较准确，但控制不及时，滞后
开环控制
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
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
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）