FADEC全权限数字式电子控制1

全权限数字式电子控制器•全权数字式电子控制器(FullAuthorityDigitalElectronicController,FADEC)是负责起动、运转、关车的控制，监控与指示，数据提取。还记录存贮APU每次启动的参数和故障信息。•FADEC的核心是一台微处理器,其内部有四块印刷电路板：微处理器板，数模转换板,输入/输出滤波板和电源板。具有可靠性高、维护方便的特点。•FADEC安装在飞机后货舱舱门的旁边，它是一个ARINC3/8的短盒，盒子后面的电接头J3，连接APU和飞机电气系统，用于APU的参数采集，以及控制、指示；前面板上有一个数字显示器、一个显示按钮和一个电插头（J1），当按下显示按钮，数字显示器会显示FADEC记录的12条滚动故障信息，前面板上的电插头J1用来和便携式计算机相联结，以提取FADEC内存贮的更多的信息。航空发动机全权限数字式电子控制（FADEC）•AFADEC(FullAuthorityDigitalEngineControl)is•asystemconsistingofadigitalcomputer,calledanElectronicEngineControl(EEC),anditsrelatedaccessoriesthatcontrolallaspectsofaircraftengineperformance.•FADEC=FullAuthorityDigitalEngineControl,orFADEC=FullAuthorityDigitalElectronicsControl控制1.启动控制FADEC接到启动指令，即向点火激励器发出指令点火，同时发出指令使启动燃油活门打开，APU点火加速，当FADEC监测到APU转速达到50%N，同时EGT有50°F温升时，便控制主燃油电磁活门打开，并给主燃油伺服活门一个100mA的电信号，使活门全开，使APU加速增快；55%N时，FADEC关断点火激励器电源，停止点火；70%N时，关断启动电磁活门，APU由主活门供油加速到98%，这时FADEC由加速控制转为速度控制，通过加给主燃油伺服活门上的0～100mA的电信号，控制供油量，使APU平稳加速到100%N，并保持恒定。2.运转与加载控制APU正常运转、加载时，FADEC监控APU的排气温度（EGT）和转速（SPD）的变化，根据外界大气温度（OAT）、外界大气压力（OAP），经内部计算，控制加到主燃油伺服活门上的电信号的大小（0-100mA），控制供油量，使APU恒速。使用APU引气时，FADEC根据EGT变化，输出一个0～100mA的电信号加给引气伺服活门，控制引气活门的开度，从而最大限度地使用引气。•3.关车控制FADEC关车控制有自动关车控制和人工关车控制两种。当FADEC探测到超转（105%N）、低转（97%N）、滑油温度高、滑油压力低、两个转速传感器全部失效、两个热电偶全部失效、EGT超温等故障信息时，经计算确认，启动自动关车程序，控制APU关车；当FADEC接到正常关车指令或是APU火警手柄拉出时，控制关断主燃油活门，并按人工关车程序关车。监控与指示FADEC通过各种传感器监控APU的EGT、SPD，以及维护、失效故障等信息，经计算比较后，输出到P5板的仪表和指示灯。信息记录及存贮FADEC记录12套APU启动关车运转参数（SPD、EGT、OAT、OAP、FF等），12条滚动信息和100条故障信息，存贮在其内部的NVM（静态存贮器）内，掉电信息不会丢失。(1)在FADEC面板上通过按压故障显示按钮，面板上的数字显示器会显示FADEC记录的12条滚动故障信息代码。12次历史(HIST)循环将以每4～6秒一个循环的速率自动转动,在完成当前的历史信息后显示END。一个循环若没有故障/维护信息,将显示OK字头。在一些少于12次启动循环的情况下,将显示N/A。•(2)用手提电脑通过专用电缆和FADEC面板上的电插头J1相连接，利用汉密尔顿·胜特兰公司的专用软件(该公司提供的特种工具SundstrandP/NAGE70013orTM90354就是一台装有专用软件的笔记本计算机），可以下载NVM中存贮的所有信息，还可以在线观察APU启动、运转、关车的各种动态参数。这些APU数据包括：APU启动次数、APU工作时间、APU序号、FADEC型号/序号、EGT、SPD、APU燃油流量、APU进气压力、APU进气温度、存在故障的FADEC代码、维护信息等。FADEC的维护FADEC有上电自检功能，若其本身有故障，前面板上的数字显示器窗口将会显示故障代码ECU或黑屏。当更换FADEC或发动机后，FADEC将记录并储存新的发动机序号（发动机上装有识别组件，向FADEC提供发动机序号），并抹去所有滚动信息。储存在NVM中的其他信息将被储存并能通过专用电脑下载。当FADEC通电后,发动机序号被存入FADEC的记忆体（NVM）中。•EEC—FADEC–功能：用数字信号控制相关阀门，进行稳态与瞬态智能控制，不再采用液压、机械液压或气压装置，燃油系统只剩下泵、控制阀、独立的切断开关以及最少量的必要的附加装置以防在电子系统失效时保证发动机的安全。EEC—FADEC控制系统EEC—FADEC发动机电子控制系统–EGT和转速是主要控制参数Function•TrueFADECshavenoformofmanualoverrideavailable,placingfullauthorityovertheoperatingparametersoftheengineinthehandsofthecomputer.•IfatotalFADECfailureoccurs,theenginefails.Iftheengineiscontrolledelectronicallybutallowsformanualoverride,itisconsideredsolelyanElectronicEngineControl(EEC).•Whenstandingalone,theEECmakesallofthedecisionsuntilthepilotwishestointervene.•FADECworksbyreceivingmultipleinputvariablesofthecurrentflightconditionincluding,throttleposition,enginetemperatures,enginepressuresandmanyothers.•TheinputsarereceivedbytheEECandanalyzedupto100timespersecond.Engineoperatingparameterssuchasfuelflow,statorvaneposition,position,andothersarecomputedfromthisdataandappliedasappropriate.•TheFADEC'sbasicpurposeistoprovideoptimumengineefficiencyforagivenflightcondition.•FADECalsoallowsthemanufacturertoprogramenginelimitationsandreceiveenginehealthandmaintenancereports.Forexample,toavoidexceedingacertainenginetemperature,theFADECcanbeprogrammedtoautomaticallytakethenecessarymeasureswithoutpilotintervention.航空发动机先进控制概念及最新进展•FADEC概况•FADEC利用数字式电子控制系统的极限能力来完成系统所规定的全部任务，是高性能飞机发动机以及一体化控制必然采取的控制形式，是该领域的发展方向和研制重点。•FADEC系统包括燃油泵系统，主燃油、加力燃油计量装置，放气活门控制，变几何位置作动，叶尖间隙主动控制，传感器，专用电源发电机以及电子控制器等完整的控制系统。FADEC的优点（1）提高发动机性能。FADEC的计算能力强、精度高，能够在整个飞行范围发挥发动机的最佳性能；能够改善发动机的启动和过渡特性；能够改善发动机安全保护。FADEC的数值计算和逻辑判断能力可在更合理的范围选择控制规律；容易实现发动机控制方案的变动，通过修改软件就可以寻找最佳控制性能。（2）降低燃油消耗量。由于FADEC可实现发动机的最佳控制，因此，发动机控制器更换时，可减少乃至不需要调整运转，加之慢车转速的闭环控制、引气最佳化，结合自动油门等措施，能够减少燃油消耗。（3）提高可靠性。由于采用余度技术、故障诊断、恢复功能，而且减少了超温、超转、过应力等情况，使发动机的可靠性提高。（4）降低成本。由于包括自测试、诊断、记忆等功能，可实施计算机辅助故障诊断，给维护带来方便。加上更换控制装置不需要调整运转，使发动机维修成本降低。（5）易于实现发动机状态监控，易于实现与飞机控制的一体化。BasiccomponentsofFADEC–TwoElectronicControlUnits(ECUs)–HealthStatusAnnunciator(HSA)–FADECSensorset•(1)SpeedSensorAssembly(SSA)•(4)CylinderHeadTemperature(CHT)•(4)ExhaustGasTemperature(EGT)•(2)ManifoldAirPressure(MAP)•(2)ManifoldAirTemperature(MAT)•(2)FuelPressureSensors•(1)ThrottlePositionSwitch(WOT)•Systemcontinuouslymonitorsandcontrolsignitiontiming,fuelinjectiontiming,andfuel-to-airratiomixture•Therefore,aFADECequippedenginedoesnotrequiremagnetosandeliminatestheneedformanualfuel/airmixturecontrol.History•Thegoalofanyenginecontrolsystemistoallowtheenginetoperformatmaximumefficiencyforagivencondition.Thecomplexityofthistaskisproportionaltothecomplexityoftheengine.•Originally,enginecontrolsystemscomprisedsimplemechanicallinkagescontrolledbythepilot.Bymovingthrottleleversdirectlyconnectedtotheengine,thecouldcontrolflow,poweroutput,andmanyotherengineparameters.•Followingmeansofenginecontrolcametheintroductionofenginecontrol.Analogelectroniccontrolvariesanelectricalsignaltocommunicatethedesiredenginesettings.Thesystemwasanevidentimprovementovermechanicalcontrolbuthaditsdrawbacksincludingcommonelectronicnoiseinterference.Thissystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintrod