直升機發動機控制系統研究

李健

摘 要：本文針對直升機發動機的控制系統進行簡單的闡述。并且對直升機發動機控制系統的各種需求、工作特點、發動機進行液壓式控制系統與電子控制系統進行了細致的分析。并概述直升機發動機中數字式控制系統的具體功能與技術需求。經研究表明，我國直升機發動機控制系統要想實現穩定發展的基礎，應當加大力度開發及應用發動機控制器系統，為我國直升機發動機控制系統的發展奠定基礎。

關鍵詞：直升機 發動機控制系統 研究

隨著我國直升機技術、控制系統技術、發動機技術的不斷發展，直升機控制技術也在逐漸的提高。從傳統直升機發動機控制系統發展到至今，人們普遍的都在使用液壓式機械與電子控制技術結合后的控制方式，比如，直9發動機控制系統、中型通用直升機控制系統。由于新時期的不斷介入，直升機的任務剖面也在進一步的擴展，對于直升機發動機控制系統提出了更高的要求，為了能夠滿足直升機發動機系統的發展需求，使控制發動機更加準確與減輕駕駛員的負擔，特別是需要滿足軍用直升機作戰時期的需求，現代化直升機發動機需要運用數字式電子控制系統。本文主要研究直升機發動機控制系統，具體分析如下。

一、當前國內直升機發動機控制系統的現狀

目前，我國自己研究的直升機發動機控制系統通常都是采用機械液壓式控制系統，例如，直8型的直升機wz6的發動機，直9型直升機WZBA發動機等等，都是采用機械操縱液壓式燃油調節器控制調節器油門的大小，以確保達到發動機功率與狀態的目的。機械液壓式控制系統對于控制直升機的單變量與范圍都有一定的優越性，還具有很高的安全可靠性與較好的經濟性。隨著我國在研制直升機過程中，直升機也在廣泛的應用機械液壓式控制系統，在這方面相關的研制部門也積累了非常多的經驗。隨著我國直升機技術逐漸改進，在改進過程中需要根據社會發展的需求，因此，傳統式機械液壓控制系統已經達不到新形勢中直升機發動機控制系統的要求。傳統式機械液壓控制系統的不足現象具體體現在：實現控制的變量范圍窄；控制速度慢、準確度低；很難與直升機的飛行系、火力控制系統進行綜合控制。直升機發動機的控制系統目前采用的是全功能數字電子控制系統，可以合理的推進我國渦輪軸數字控制發動機系統技術的進一步發展，促進直升機在飛行準備方面更加容易，從而減輕直升機駕駛員的負擔，還能有效的改善直升機的敏捷性與機動性，還能確保為武裝直升機建立穩定的平臺，為我國直升機發動機綜合控制系統建立穩固的基礎?，F階段，我國的直8、直9等直升機在換裝的過程中，都在廣泛的運用全功能數字式的電子控制技術。正在進行研究的直升機發動機采用的就是全功能數字式電子控制技術，同時還在設計一體化的直升機發動機系統，最終實現綜合控制直升機發動機控制系統。

二、直升機發動機控制系統的技術方案

直升機發動機數字控制式電子系統中包括：燃油泵；燃油計量裝置；溫度、轉速、壓力、流量等不同的傳感器；執行機構與數字電子控制器。直升機發動機是由燃油管理模塊與電子控制器組織而成。直升機發動機數字式控制技術的主要功能有：實現發動機自動啟動與自動停車；功能狀態控制；轉速恒速控制動力渦輪等等科學性的控制系統。當前直升機發動機數字系統結構共分為兩種類型：一種就是雙通道全功能數字控制系統，機械液壓備份操縱；另一種就是為單通道全功能數字控制系統，配置機械液壓備份操縱?，F就我國正在研究的直升機全功能數字是控制系統的單通道控制系統加液壓備份操縱，并概述典型直升機數字控制技術方案。

（1）自動控制方式的控制要求

第一，控制直升機發動機功率狀態。直升機發動機狀態控制是由裝在控制板上的管理開關，將開關量信號輸給電子控制器，可以設置三個控制狀態停車、慢車、飛行。當管理開關從停車調節到慢車的位置時，或者從停車再轉播到飛行的位置直升機就能自動啟動；要想實現管理開關設置到飛行的位置需要經過慢車再設置到停車的位置才能實現停車，在這樣的情況下，可以避免空中的失誤操作引發的直升機發動機在空中停止。

第二，動力渦輪轉速控制。動力渦輪應用恒速進行轉速調節，調節的范圍可以根據直升機的需求選擇。

第三，總距負載一功率控制。在直升機總距桿下部設置傳感器，在這樣的位置設置傳感器可以將信號輸給電子控制器，給定旋翼的負載變化，提前補償調節發動機的功率，以此來減少旋翼的轉速變化，改善發動機的響應狀態。

第四，單發訓練飛行控制。加強培訓飛行員的飛行技術，確保飛行員在飛行過程中遇到故障時具備自行處理的能力。當選擇好需要飛行的直升機時，發動機的最大使用功率需要根據單位設定的應急功率，在設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發動機，在某種程度上也會自動選擇功率較小的待機狀態。在駕駛艙的電氣控制板可設置上訓練飛行器的開關，以這樣的方式來控制兩臺發動機。

第五，控制應急功率。如果，當一臺發動機出現功率上的驟降時，另一臺發動機出現自動進入最大限度的應急功率時，自動進入最大應急功率的發動機在進入工作時或者結束工作后應該根據下降功率允許的時間段才能實施飛行。當飛行員能夠自主掌控飛機飛行的情況下，不愿發動機進入最大應急功率時，可以充分利用設置應急控制開關來實現目的。例如，自動設置開關與限定設置兩個不同的位置，在設置過程中，自動設置可是實現發動機進入最大程度的應急功率狀態，限定位置指的是所允許的功率不可以超過限定的范圍。

第六，雙發扭矩/溫度配平控制。發動機雙發功率可以選擇控制雙發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動機的后期或者是將發動機進行新舊配置，這樣是避免舊有的發動機在扭矩配平時功率衰減，這種情況會嚴重造成發動機超溫的現象，溫度配平控制可以選擇由駕駛艙設置開關。

（2）自動控制系統的顯示方案。

發動機控制系統顯示系統是由發動機的參數與顯示器組織而成。當發動機數字式電子控制器正處于工作狀態時，直升機的發動機參數集成器可以合理的利用電子控制器接受發動機的數據，其中還包括了發動機的重點故障、不重點故障、狀態信息等等，在一定的歌基礎中，還可以直接處理發動機的滑油溫度、壓力、燃油溫度信號。發動機參數采集器經備份RS422單工串口與顯示器之間的通訊。

（3）手動控制方式功能和控制要求

在發動機數字式電子控制器發生故障時，可以利用設置獨立的備份機械液壓操縱系統來持續不斷的控制發動機。機械液壓操縱系統源于軟式推拉鋼索與操縱油門機構組織而成。電子控制器在正常工作的狀態下，油門桿不與操縱聯動，而是將其設置在油門中立的位置，將故障情況的備份切換逐漸的提高，發動機還可以利用功率的起點將自動控制轉換至手動控制，以此來減少瞬時功率方面的落差。

結束語：

總而言之，直升機發動機全功能數字控制系統具備的機械液壓控制系統存在不可替代的優勢，它不僅可以實現控制發動機的功率之外，還可以實現機械液壓控制系統不具備的管理功能。它還具備了余度控制、故障的檢測、顯示、抑制、自動監控檢測、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動機控制系統的可靠性。在直升機發動機控制系統的發展過程中，發動機全功能數字控制系統定會為期提供正確的發展方向，在真正的意義上實現直升機飛控系統的綜合一體化控制。

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