FADEC全權(quán)限數(shù)字式電子控制

1編輯ppt全權(quán)限數(shù)字式電子控制器全權(quán)數(shù)字式電子控制器(FullAuthorityDigitalElectronicController,FADEC)是負(fù)責(zé)起動、運轉(zhuǎn)、關(guān)車的控制，監(jiān)控與指示，數(shù)據(jù)提取。還記錄存貯APU每次啟動的參數(shù)和故障信息。

FADEC的核心是一臺微處理器,其內(nèi)部有四塊印刷電路板：微處理器板，數(shù)模轉(zhuǎn)換板,輸入/輸出濾波板和電源板。具有可靠性高、維護方便的特點。FADEC安裝在飛機后貨艙艙門的旁邊，它是一個ARINC3/8的短盒，盒子后面的電接頭J3，連接APU和飛機電氣系統(tǒng)，用于APU的參數(shù)采集，以及控制、指示；前面板上有一個數(shù)字顯示器、一個顯示按鈕和一個電插頭（J1），當(dāng)按下顯示按鈕，數(shù)字顯示器會顯示FADEC記錄的12條滾動故障信息，前面板上的電插頭J1用來和便攜式計算機相聯(lián)結(jié)，以提取FADEC內(nèi)存貯的更多的信息。

2編輯ppt航空發(fā)動機全權(quán)限數(shù)字式電子控制（FADEC）AFADEC(FullAuthorityDigitalEngineControl)isasystemconsistingofadigitalcomputer,calledanElectronicEngineControl(EEC),anditsrelatedaccessoriesthatcontrolallaspectsofaircraftengineperformance.FADEC=FullAuthorityDigitalEngineControl,orFADEC=FullAuthorityDigitalElectronicsControl

3編輯ppt4編輯ppt控制

1.啟動控制

FADEC接到啟動指令，即向點火激勵器發(fā)出指令點火，同時發(fā)出指令使啟動燃油活門打開，APU點火加速，當(dāng)FADEC監(jiān)測到APU轉(zhuǎn)速達到50%N，同時EGT有50°F溫升時，便控制主燃油電磁活門打開，并給主燃油伺服活門一個100mA的電信號，使活門全開，使APU加速增快；55%N時，F(xiàn)ADEC關(guān)斷點火激勵器電源，停止點火；70%N時，關(guān)斷啟動電磁活門，APU由主活門供油加速到98%，這時FADEC由加速控制轉(zhuǎn)為速度控制，通過加給主燃油伺服活門上的0～100mA的電信號，控制供油量，使APU平穩(wěn)加速到100%N，并保持恒定。

2.運轉(zhuǎn)與加載控制

APU正常運轉(zhuǎn)、加載時，F(xiàn)ADEC監(jiān)控APU的排氣溫度（EGT）和轉(zhuǎn)速（SPD）的變化，根據(jù)外界大氣溫度（OAT）、外界大氣壓力（OAP），經(jīng)內(nèi)部計算，控制加到主燃油伺服活門上的電信號的大小（0-100mA），控制供油量，使APU恒速。使用APU引氣時，F(xiàn)ADEC根據(jù)EGT變化，輸出一個0～100mA的電信號加給引氣伺服活門，控制引氣活門的開度，從而最大限度地使用引氣。

5編輯ppt3.關(guān)車控制

FADEC關(guān)車控制有自動關(guān)車控制和人工關(guān)車控制兩種。當(dāng)FADEC探測到超轉(zhuǎn)（>105%N）、低轉(zhuǎn)（<97%N）、滑油溫度高、滑油壓力低、兩個轉(zhuǎn)速傳感器全部失效、兩個熱電偶全部失效、EGT超溫等故障信息時，經(jīng)計算確認(rèn)，啟動自動關(guān)車程序，控制APU關(guān)車；當(dāng)FADEC接到正常關(guān)車指令或是APU火警手柄拉出時，控制關(guān)斷主燃油活門，并按人工關(guān)車程序關(guān)車。

監(jiān)控與指示FADEC通過各種傳感器監(jiān)控APU的EGT、SPD，以及維護、失效故障等信息，經(jīng)計算比較后，輸出到P5板的儀表和指示燈。

信息記錄及存貯FADEC記錄12套APU啟動關(guān)車運轉(zhuǎn)參數(shù)（SPD、EGT、OAT、OAP、FF等），12條滾動信息和100條故障信息，存貯在其內(nèi)部的NVM（靜態(tài)存貯器）內(nèi)，掉電信息不會丟失。

(1)在FADEC面板上通過按壓故障顯示按鈕，面板上的數(shù)字顯示器會顯示FADEC記錄的12條滾動故障信息代碼。12次歷史(HIST)循環(huán)將以每4～6秒一個循環(huán)的速率自動轉(zhuǎn)動,在完成當(dāng)前的歷史信息后顯示"END"。一個循環(huán)若沒有故障/維護信息,將顯示"OK"字頭。在一些少于12次啟動循環(huán)的情況下,將顯示"N/A"。

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(2)用手提電腦通過專用電纜和FADEC面板上的電插頭J1相連接，利用漢密爾頓·勝特蘭公司的專用軟件(該公司提供的特種工具SundstrandP/NAGE70013orTM90354就是一臺裝有專用軟件的筆記本計算機），可以下載NVM中存貯的所有信息，還可以在線觀察APU啟動、運轉(zhuǎn)、關(guān)車的各種動態(tài)參數(shù)。

這些APU數(shù)據(jù)包括：APU啟動次數(shù)、APU工作時間、APU序號、FADEC型號/序號、EGT、SPD、APU燃油流量、APU進氣壓力、APU進氣溫度、存在故障的FADEC代碼、維護信息等。

FADEC的維護FADEC有上電自檢功能，若其本身有故障，前面板上的數(shù)字顯示器窗口將會顯示故障代碼"ECU"或黑屏。

當(dāng)更換FADEC或發(fā)動機后，F(xiàn)ADEC將記錄并儲存新的發(fā)動機序號（發(fā)動機上裝有識別組件，向FADEC提供發(fā)動機序號），并抹去所有滾動信息。儲存在NVM中的其他信息將被儲存并能通過專用電腦下載。當(dāng)FADEC通電后,發(fā)動機序號被存入FADEC的記憶體（NVM）中。7編輯pptEEC—FADEC功能：用數(shù)字信號控制相關(guān)閥門，進行穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)智能控制，不再采用液壓、機械液壓或氣壓裝置，燃油系統(tǒng)只剩下泵、控制閥、獨立的切斷開關(guān)以及最少量的必要的附加裝置以防在電子系統(tǒng)失效時保證發(fā)動機的安全。

EEC—FADEC8編輯ppt

控制系統(tǒng)EEC—FADEC發(fā)動機電子控制系統(tǒng)

EGT和轉(zhuǎn)速是主要控制參數(shù)9編輯pptFunctionTrueFADECshavenoformofmanualoverrideavailable,placingfullauthorityovertheoperatingparametersoftheengineinthehandsofthecomputer.IfatotalFADECfailureoccurs,theenginefails.Iftheengineiscontrolledelectronicallybutallowsformanualoverride,itisconsideredsolelyanElectronicEngineControl(EEC).Whenstandingalone,theEECmakesallofthedecisionsuntilthepilotwishestointervene.FADECworksbyreceivingmultipleinputvariablesofthecurrentflightconditionincluding,throttleposition,enginetemperatures,enginepressuresandmanyothers.TheinputsarereceivedbytheEECandanalyzedupto100timespersecond.Engineoperatingparameterssuchasfuelflow,statorvaneposition,position,andothersarecomputedfromthisdataandappliedasappropriate.TheFADEC'sbasicpurposeistoprovideoptimumengineefficiencyforagivenflightcondition.FADECalsoallowsthemanufacturertoprogramenginelimitationsandreceiveenginehealthandmaintenancereports.Forexample,toavoidexceedingacertainenginetemperature,theFADECcanbeprogrammedtoautomaticallytakethenecessarymeasureswithoutpilotintervention.10編輯ppt航空發(fā)動機先進控制概念及最新進展FADEC概況FADEC利用數(shù)字式電子控制系統(tǒng)的極限能力來完成系統(tǒng)所規(guī)定的全部任務(wù)，是高性能飛機發(fā)動機以及一體化控制必然采取的控制形式，是該領(lǐng)域的發(fā)展方向和研制重點。

FADEC系統(tǒng)包括燃油泵系統(tǒng)，主燃油、加力燃油計量裝置，放氣活門控制，變幾何位置作動，葉尖間隙主動控制，傳感器，專用電源發(fā)電機以及電子控制器等完整的控制系統(tǒng)。11編輯pptFADEC的優(yōu)點（1）提高發(fā)動機性能。FADEC的計算能力強、精度高，能夠在整個飛行范圍發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能；能夠改善發(fā)動機的啟動和過渡特性；能夠改善發(fā)動機安全保護。FADEC的數(shù)值計算和邏輯判斷能力可在更合理的范圍選擇控制規(guī)律；容易實現(xiàn)發(fā)動機控制方案的變動，通過修改軟件就可以尋找最佳控制性能。

（2）降低燃油消耗量。由于FADEC可實現(xiàn)發(fā)動機的最佳控制，因此，發(fā)動機控制器更換時，可減少乃至不需要調(diào)整運轉(zhuǎn)，加之慢車轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制、引氣最佳化，結(jié)合自動油門等措施，能夠減少燃油消耗。

（3）提高可靠性。由于采用余度技術(shù)、故障診斷、恢復(fù)功能，而且減少了超溫、超轉(zhuǎn)、過應(yīng)力等情況，使發(fā)動機的可靠性提高。

（4）降低成本。由于包括自測試、診斷、記憶等功能，可實施計算機輔助故障診斷，給維護帶來方便。加上更換控制裝置不需要調(diào)整運轉(zhuǎn)，使發(fā)動機維修成本降低。

（5）易于實現(xiàn)發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控，易于實現(xiàn)與飛機控制的一體化。

12編輯pptBasiccomponentsofFADECTwoElectronicControlUnits(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-airratiomixtureTherefore,aFADECequippedenginedoesnotrequiremagnetosandeliminatestheneedformanualfuel/airmixturecontrol.13編輯pptHistoryThegoalofanyenginecontrolsystemistoallowtheenginetoperformatmaximumefficiencyforagivencondition.Thecomplexityofthistaskisproportionaltothecomplexityoftheengine.Originally,enginecontrolsystemscomprisedsimplemechanicallinkagescontrolledbythepilot.Bymovingthrottleleversdirectlyconnectedtotheengine,thecouldcontrolflow,poweroutput,andmanyotherengineparameters.Followingmeansofenginecontrolcametheintroductionofenginecontrol.Analogelectroniccontrolvariesanelectricalsignaltocommunicatethedesiredenginesettings.Thesystemwasanevidentimprovementovermechanicalcontrolbuthaditsdrawbacksincludingcommonelectronicnoiseinterference.Thissystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentoftheOlympus593Engine.Followinganalogelectroniccontrol,theclearpathwasdigitalelectroniccontrol.Laterinthe1970sandexperimentedwiththefirstexperimentalFADEC,firstflownonanfittedwithahighlymodifiedleftengine.TheexperimentsledtoandbeingthefirstmilitaryandcivilenginesrespectivelyfittedwithFADECandlatertheasthefirstcommercial"dualFADEC"engine.14編輯ppt隨著航空技術(shù)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，對飛機動力的發(fā)展提出了更高的要求，發(fā)動機控制系統(tǒng)也已由原來的機械、液壓控制發(fā)展為數(shù)字式電子控制系統(tǒng)直至全權(quán)限數(shù)控系統(tǒng)。國外在20世紀(jì)70年代就開展航空發(fā)動機數(shù)字電子控制的研究，80年代這項技術(shù)逐步進人應(yīng)用階段。目前90年代國外新研制的航空發(fā)動機幾乎全部使用了數(shù)字式電子控制系統(tǒng)，我國開展這項工作起步并不晚，也始于20世紀(jì)70年代，但進展一直較緩慢。為了加快這項工作進度，80年代中·試飛院用一架殲8II改裝為FADEC控制系統(tǒng)試驗機，并開展了相應(yīng)的飛行試驗研究。國內(nèi)于90年代開始發(fā)動機數(shù)字式控制系統(tǒng)的研制。15編輯ppt我國航空發(fā)動機實現(xiàn)數(shù)控跨越《科學(xué)時報》2004.5.27由成都航空儀表公司研制的某型FADAC試飛成功。這種電子控制器是為貴航發(fā)動機設(shè)計所的某航空發(fā)動機(wp13)系統(tǒng)配套研制的。

在中國飛行試驗研究院進行的系統(tǒng)驗證試飛過程中，作為核心控制部件的該電子控制器配合數(shù)控系統(tǒng)順利完成了所有規(guī)定科目試飛考核。該系統(tǒng)成功實現(xiàn)了發(fā)動機由機械電氣控制到數(shù)字計算機控制的轉(zhuǎn)變，同時對提高發(fā)動機作戰(zhàn)性能、提高發(fā)動機工作安全性和可靠性、減小飛行員操作強度等有顯著的效果，使我國發(fā)動機的控制技術(shù)達到更高的水平。

16編輯ppt614所航空動力控制系統(tǒng)研究所(無錫614所)成立于1975年.航發(fā)控制系統(tǒng)設(shè)計、研究、試驗、制造、修理、服務(wù)的科研機構(gòu)。FADEC研究shi主要專業(yè)。

六一四所科技隊伍實力雄厚，人員結(jié)構(gòu)以中青年為主體，本科以上181名，25名博碩士；研究員19名，其中享受“政府特殊津貼”的14人，高工53人。

是中航唯一的FADEC重點實驗室，實驗室中有先進的系統(tǒng)研究、環(huán)境試驗、數(shù)字仿真和物理實驗設(shè)備。目前，已具備進行FADEC總體設(shè)計、軟件開發(fā)、硬件設(shè)計、可靠性設(shè)計、仿真技術(shù)等方面的研究能力，已為我國研制出多種型號的FADEC系統(tǒng)，并在余度設(shè)計、建模與驗?zāi)＜夹g(shù)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控技術(shù)、故障檢測技術(shù)、CAD/CAM設(shè)計等方面取得了重大突破，獲得了多項部級和國家級成果。

六一四研究所依托長期從事發(fā)動機研究的技術(shù)基礎(chǔ)，加強科技開發(fā)和科研成果轉(zhuǎn)化，現(xiàn)有52個科技項目及多項技術(shù)獲科研成果獎，有一批科技成果已轉(zhuǎn)化為民用高科技產(chǎn)品。17編輯pptThissystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentofthe593Engine.18編輯ppt19編輯pptTheanalogelectroniccontrolsystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentoftheOlympus593Engine.英國《防務(wù)新聞》2003年10月由FADEC國際公司研制和生產(chǎn)的第一個全權(quán)數(shù)字電子發(fā)動機控制裝置FADEC3已裝在GE90-115B發(fā)動機上完成了取證工作。20編輯ppt中部的白色盒子就是FADEC

F404-GE-IN2021編輯ppt羅·羅公司發(fā)展先進大型發(fā)動機用FADEC設(shè)備

[美國《航空周刊與航天技術(shù)》2004年6月7日刊報道]目前，羅·羅公司正在發(fā)展一種可改善功能、提高處理速度同時降低成本的先進大型發(fā)動機用FADEC系統(tǒng)。羅·羅公司正自籌資金與古德里奇（Goodrich）公司一起發(fā)展這種稱為推進控制與監(jiān)視裝置（PCMU）的新設(shè)備。同時，該公司還在美國海軍的“先進鷹眼”計劃下，發(fā)展一種相似的T56發(fā)動機控制系統(tǒng)。這兩個計劃將協(xié)同發(fā)展。

羅·羅公司的目標(biāo)是為其整個大型發(fā)動機系列（包括AE2100渦槳發(fā)動機、AE3007渦扇發(fā)動機的軍用型和AE1007傾轉(zhuǎn)旋翼發(fā)動機）發(fā)展一套通用的FADEC硬件（不過是單獨的硬件）。該計劃的目標(biāo)是建立一個集發(fā)動機控制和監(jiān)視能力于一身的雙通道單個箱體的FADEC設(shè)備。羅·羅公司目前的FADEC是20世紀(jì)80年代的單通道設(shè)備，沒有監(jiān)視發(fā)動機的能力。該推進控制和監(jiān)視設(shè)備的目標(biāo)是：

?使處理器速度比現(xiàn)有的FADEC提高12倍；

?與目前具有只讀記憶和錯誤代碼儲存能力的FADEC相比，記憶能力提高32~64倍

?發(fā)展一種全功能的發(fā)動機和推進器監(jiān)視能力；

?從單通道的雙箱體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p通道的單箱體設(shè)計；

?采用圖形到代碼的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)流程圖生成用ADA和C+語言編寫的軟件。

這種方法大大提高了軟件效率，當(dāng)改型發(fā)動機時，可降低發(fā)展新控制系統(tǒng)的成本和縮短研制時間。

22編輯ppt該計劃從2003年年初開始，第一步是對羅·羅公司的現(xiàn)有發(fā)動機包括TAY611、遄達500和RTM322的FADEC硬件進行認(rèn)真研究。這樣，新的FADEC將具有與遄達500發(fā)動機FADEC相同的處理器。

羅·羅公司發(fā)展這種新設(shè)備的方法是制造和試驗硬件樣機、獲得硬件的特殊要求，然后進行初始和關(guān)鍵的設(shè)計審查。初始硬件的概念設(shè)計于2003年2月結(jié)束，第一臺設(shè)備于11月研制出來用于試驗。然后完成了硬件/軟件的綜合，2004年1月和2月，進行了一個實時的發(fā)動機模擬校驗。

在45天的時間里，羅·羅公司用一種只能控制速度和功率的功能有限的樣機系統(tǒng)分別運行了一臺AE2100、一臺AE3007和一臺AE1107發(fā)動機。

羅·羅公司將繼續(xù)進行PCMU和“先進鷹眼”的工作。后者從4月開始，初始設(shè)計評審在8月進行，關(guān)鍵設(shè)計評審在2005年2月進行，首臺發(fā)動機試驗將在2005年10月開始。PCUM的初始設(shè)計評審將在10月份進行，關(guān)鍵設(shè)計評審將在2005年4月進行。（中國航空信息中心胡曉煜）23編輯pptLowVoltageHarness

Figures3-2and3-1inFADECmanualConnectsallessentialcomponentsofFADECFuelInjectorCoilsandallsensors(exceptSSA,FuelPressure,ManifoldPressure)arehardwiredtothelowvoltageharnessAllinformationfromsensorswillflowtotheElectronicControlUnitsfordataprocessingandanalysis24編輯pptElectronicControlUnit(ECU)

3-7to3-9inFADECmanual“Brain”oftheEngineControlSystemECUdividedintoanupperandlowerportionLowerportioncontainstheElectronicCircuitBoardthatprocessesalldataUpperportioncontainstheignitioncoilsforthesparkplugs(eachECUhas(4)coils)25編輯pptECUcont’dTheelectroniccircuitboard(lowerportion)ofeachECUcontains(2)independentmicroprocessorcontrollerswhichserveascontrolchannels(1)controlchannelisassignedtooperateasingleenginecylinder(thusoneECUperpairofcylinders)ECU#1controlsopposingcylinders1&2…ECU#2controlsopposingcylinders3&426編輯pptECUcont’dControlchannelwillreceivethesensorinputsandmonitoranychangesControlchannelwillusetheseinputstopreciselytrimthefueltoairratiogoingintoeachcylinderTherefore,thecontrolchannelsalloweachcylindertobeindividuallyleanedorenriched27編輯pptECUcont’dIfonecontrolchannelfailswithinanECUtheothercontrolchannelcanoperateit’sassignedcylinderaswellastheopposingcylinderasbackupcontrolforfuelinjectionandignitiontimingAllcriticalsensorsareredundantwithonesensorfromeachtypeconnectedtoacontrolchannelindifferentECUsSyntheticsoftwaredefaultvaluesarealsousedshouldbothsensorsofaredundantpairfail…therefore,FADECwillalwayshaveavaluetoworkoffofsoitcaninjectanaverageamountoffueltothecylinder28編輯pptHealthStatusAnnunciator(HSA)29編輯pptHSAcont’dConsistsof(5)lightsonpanelandWOTHSAprovidesinformationregardingthestatusoftheFADECsystemWehavethe2-lightsystemdisplayreferencedinthemanualplusadditionalindicatorsasseenontheHSAHSAwillnotgiveyouawarningorcautionlightforOILtemp/pressureorALTFAIL30編輯pptHSAlightsFADECWARN:EngineFailuremaybeimminent,morethan(1)cylinderisaffected…landASAPFADECCAUTION:99.99%ofinstalledcomponentsareworking.Noimmediateactionisreq’d.MostcommonexampleisabadEGTsensor…allsensorsareredundantANYTIMEYOUGETAWARNINGORCAUTIONREFERTOVM1000…thisisawindowintowhatFADECsees31編輯pptHSAlightscont’dPPWRFAIL:PrimaryBatteryisnotbeingcharged,willbeaccompaniedbyEBATFAIL…youwillstartdrainingbothbatteriesandhaveatleast60minutestoland.YoursecondarybatterywillonlypowerFADEC,AI,andTurnCoordinatorEBATFAIL:BackupBatterynotbeingcharged,everythingcanrunfromPrimaryPowerSource/Battery32編輯pptHSALightscont’dFUELPUMP:illuminateswhenFuelBoostPumpModeSwitchisinONorOFF.Ifthislightisilluminateditmeansthatyouaremanuallycontrollingthefuelpumporthatthefuelpressureisoutofthe20-40psirange.IlluminatesforelectricdrivenfuelpumpaswellasenginedrivenpumpWOT:belowHSApanel.IlluminateswhenThrottlePositionSwitch(TPS)iscontacted(fullthrottle),signalsenttoECUthatmaxpowerisreq’dwhichcausesFADECtosetfueltoairratioforBestPower33編輯pptFADECIgnitionSystemConsistsofhighvoltageharnessandsparkplugs(2plugspercylinder)Employsawastesparkignitionsystem-plugsfireonceoncompressionandonceonexhaust...thiskeepsplugscleanECU#1firestopandbottomsparkplugsforcylinders1&2ECU#2firestopandbottomsparkplugsforcylinders3&434編輯ppt35編輯ppt36編輯pptPowerSuppliesPrimaryPowerSource(PPS)-14v60ampalternatorand12v25AhLeadAcidtypebattery(locatedaftbaggagecompartment)SecondaryPowerSource(SPS)-12v7AhLeadAcidtypebatteryPPSandSPShaveseparatesetofbreakersandthepowersupplycircuitsareseparatedBatteryconditionmonitorwillilluminateHSAwithPPWRFAILorEBATFAILtoalertpilotofpossiblepowersupplyloss37編輯pptPowerSuppliescont’dFADECoperatesoffofprimarypowersourcewithalternatorindefinitelyAlternatorfails-FADECwilluseprimarybatteryuntil12vthenwillcyclebetweenusingPPSandSPSeveryvolt(FADECalwayslookingforbestpowersource)untilbatteriesaredrainedFADECcanoperateonSPS(akabackuporemergencybattery)foratleast1hourSPSisonlytosupplypowertoFADEC(AIandTCwillalsowork)andcannotbeusedforstarting38編輯pptFADECSystemRedundancyPowerSupplies(PPSandSPS)Ifacontrolchannel(CC)hasafault,theotherCCwithinthesameECUiscapableofoperatingitsassignedcylinderaswellastheothercylinderexperiencingthefaultAllsensorsareredundantwithonesensorfromeachpairconnectedtochannelsindifferentECUs.Syntheticsoftwaredefaultsareusedincaseofsensorfailur