2019 航空发动机控制复习大纲 总结

2019 年《航空发动机控制》复习提纲

1.理解航空动力装置在地面条件下的安全工作范围。

它的工作受到慢车转速、最大转速、贫油熄火、涡轮前最高温度以及压气机喘振边界的限制。

2.理解航空动力装置在空中飞行时受到的各种限制。

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。因为压气机后压力过高，可能会损坏压气机、燃烧室等薄壁部件。图中右边为最大飞行马赫数 MH 限制线。右上方为进气道、飞机蒙皮承受的气动热限制，或称为超载边界。发动机在空中熄火后，一般只能在空中起动

区这一狭小范围内，利用发动机风车状态所造成的燃烧室压力而重新点火、起动。

3.理解航空发动机对控制装置的要求。（P22）

1 保证最有效地使用发动机、

2 稳定工作，控制精度高、

3 良好的动态品质、

4 可靠性高，维护性好、

5 可更改

性好，满足先进发动机对控制不断增加的要求。

4.掌握可控变量的概念。

能影响被控对象的工作过程，用来改变被控参数大小的因素称为可控变量，如供往发动机的燃油流量Wf，涡桨发

动机上螺旋桨的桨叶角β。通常选择油气比（Wf /p3）作为主要的可控变量（原因在28题处也有）：

（1）因其与主燃烧室油气比的正比关系，油气比可以很好地控制涡轮燃气温度；（2）当发动机喘振时提供了自

恢复的特征；（3）由于减少了控制器收益限制的变化，简化了控制规律，就如同使用修正参数来降低发动机性能

参数的变化。

5.掌握被控参数的概念。

能表征被控对象的工作状态而又被控制的参数。原则上能表征发动机推力大小的参数均可选作被控参数，如转速、涡轮前温度、涡轮后温度、增压比等，当然也包括推力本身。现代民用航空发动机通常用N1和EPR作为被控参数。

6.掌握控制装置的概念。

用以完成既定控制任务的机构总和，又称控制器。

7.掌握干扰作用量的概念。

作用在被控对象或/和控制器上，能引起被控参数发生变化的外部作用量，如飞机的飞行高度H，飞行速度V、外界

温度、压力等，通用可以用f表示。

8.理解并分析开环控制。

整个控制系统构成一个开启的回路，所以称为开环控制。优点：控制及时，稳定性好；缺点：精度差。开环控制

系统按补偿原理控制；控制装置与发动机同时感受同样的外界干扰量；只要干扰量发生变化，控制装置就会相应

的改变可控变量qm,f，以补偿干扰量对发动机所引起的被控参数n的变化，从而间接保持被控参数不变。

补充：图 1-3（a）为开环转速控制系统原理图。该系统是利用柱塞泵供油的。各柱塞都顶靠在一个斜盘上，只要

通过随动活塞移动改变斜盘的倾角就可改变柱塞的行程，使供油量发生变化（柱塞泵将在油泵一章进行详细讲述）。由图可见，它是用膜盒来感受外界干扰量p2（外界大气压）的变化，该干扰量同时作用于发动机上，引起

发动机转速的变化。通常p2 的变化反应了飞行高度和速度的变化。当发动机的外界条件变化时，流过发动机的空

气流量变化，影响空气流量变化的主要因素是发动机进口压力p2。对飞行范围不很宽、性能要求不很高的发动机，通常都不考虑发动机进口温度T2 的影响。当p2 变化时，进入发动机的空气流量就发生改变，这将引起发动机转

速发生变化。这时，如图所示的控制装置也感受到这一干扰量的变化及时改变供油量，使之与空气流量的变化相

适应，可保持转速不变。

9.理解复合控制的概念和特点。（其结构简图如图 1-7 所示）

复合控制是开环控制和闭环控制的组合，在闭环控制回路的基础上，增加干扰量补偿的顺馈通路，是闭环系统综

合开环系统的优点，在干扰量对系统产生不利影响之前，就能通过补偿消除即将发生的不利影响。这种控制系统

兼有开环和闭环的优点，对各自的缺点有所弥补。

10.理解民航发动机控制的内容。

1 燃油流量控制、

2 空气流量控制、

3 间隙控制、

4 冷却控制

5 其他系统控制

6 涡桨、涡轴发动机控制、

7 超音速民航机控制、

8 状态监控及故障诊断

11.掌握齿轮泵理论供油量和实际供油量的计算方法。(齿轮泵见打印 P29)

2

2j v d Q bn z πη=

12. 掌握柱塞泵理论供油量和实际供油量的计算方法。(柱塞泵 见打印 P33-35)

2sin tan 2z v Q d znl π

θϕη=

13. 掌握至少 3 种转速测量方法，说明各自的工作原理和在航空发动机中应用。(见打印 P47)

机械离心式转速敏感元件——由离心飞重、支架、调准弹簧、导杆等组成，见图3-1。离心飞重因旋转而产生离心力，该力在旋转轴线方向引起的力称轴向换算力。在平衡转速下此离心力的轴向换算力与弹簧力相平衡，导杆无位移。当转速偏离给定值时，离心力要变化，破坏了与弹簧力的平衡，导杆就要移动，从而输出位移信号 y ，使控制系统开始动作，直至转速再恢复为给定值，离心力的轴向换算力与弹簧力重新平衡为止。由此可见，这种元件的输入量是转速n ，输出量则为位移 y 。目前，发动机中所应用的敏感元件，其导杆和飞重块的质量都很小，弹簧的刚度较大，实际的 T1、T2 都比较小，因此过渡过程很短。

变磁阻式转速敏感元件——线圈 1 内装有永久磁铁 2 组成探头并对着齿轮 3，齿轮 3 与被测轴一起旋转。齿顶与铁芯之间的间隙为x ，每当一齿扫过磁铁的磁场一次时。就改变一次磁路的磁阻，从线圈 1 即可输出一系列的脉冲信号，输出脉冲的幅值和频率与转速成正比。通常选择以频率来表征被测转速量值。在实际的应用中，也有使用具有独立的两个或三个感应线圈的磁电感应头。这样，可以输出两路或三路相互冗余的转速信号。

专用的发电机——测速发电机式转速传感器的结构与普通发电机类同。当被测转轴带动其转子转动时，电机将输出电压。因为这一发电机的用途是测量转速而非用来发电的，所以被称为测速发电机。在一定的转速范围内，测速发电机输出的电压幅值及频率均与转速成正比，因此可以以这两个量中的一个反映转速的量值。

14. 掌握至少 3 种温度测量方法，说明各自的工作原理和在航空发动机中应用。（见打印 P68-75）