[發(fā)明專利]航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610726225.4
• 申請(qǐng)日: 2016-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN107784911A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何皚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 動(dòng)力智控（唐山）科技有限公司
• 主分類號(hào): G09B25/02
• 分類號(hào): G09B25/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)裝置及方法，用來(lái)演示航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和試車過(guò)程，屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是目前所制造的最為復(fù)雜的機(jī)械之一，被稱之為制造業(yè)的“皇冠”。而控制系統(tǒng)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的“大腦”，需要確保在各種氣動(dòng)、熱力和機(jī)械設(shè)計(jì)限制條件下，保證根據(jù)飛行員的指令，控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全、可靠、穩(wěn)定地工作并獲得最佳性能，航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)航空動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)非常重要且不可缺少的部件。然而，隨著現(xiàn)代航空飛行器任務(wù)的多目標(biāo)化，航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，任何一個(gè)設(shè)計(jì)上的小缺陷都可以造成悲劇性的航空事故。

另一方面，航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)械液壓式、機(jī)械氣動(dòng)式、模擬電子式、電子/機(jī)械液壓混合式，到現(xiàn)在的全權(quán)數(shù)字式電子控制(FADEC)，但它的價(jià)格依然十分昂貴，一臺(tái)商用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的全權(quán)數(shù)字式電子控制系統(tǒng)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)元，而且維修和維護(hù)費(fèi)用也非常昂貴，導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制專業(yè)相關(guān)高校無(wú)法使用這些設(shè)備進(jìn)行教學(xué)，只能停留在全數(shù)字仿真教學(xué)階段。

因此，本發(fā)明的目的是為了提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)裝置及方法，它可以提供一個(gè)與真實(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)相似的研發(fā)和試驗(yàn)環(huán)境，幫助高校學(xué)生和研究人員更深入的了解整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過(guò)程，同時(shí)通過(guò)在材料上采用一般的工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可以極大的降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)裝置的成本，又不影響它的教學(xué)體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)上述目地，本發(fā)明提出了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)裝置及方法，其特征在于包括以下步驟：

首先操作人員將在工程師站完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)程序的編寫；然后將其下載到一個(gè)教學(xué)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中；然后操作員通過(guò)拉升或下降油門桿給出航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力指令，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)將這一指令換算為執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令，并發(fā)送給在運(yùn)行的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型；最后航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令計(jì)算出航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)下的熱力性能特性，將其反饋給航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的同時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的指令到一個(gè)演示用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)物理模型，進(jìn)行相應(yīng)直觀的狀態(tài)顯示。

為了實(shí)現(xiàn)上述目地，本發(fā)明提出了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)裝置及方法，其特征在于包括以下步驟：

首先操作人員將在工程師站完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)程序的編寫；然后將其下載到一個(gè)教學(xué)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中；然后操作員通過(guò)拉升或下降油門桿給出航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力指令，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)將這一指令換算為執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令，并發(fā)送給在運(yùn)行的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型；最后航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令計(jì)算出航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)下的熱力性能特性，將其反饋給航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的同時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的指令到一個(gè)演示用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)物理模型，進(jìn)行相應(yīng)直觀的狀態(tài)顯示。

進(jìn)一步地，如果教學(xué)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)，采用與真實(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)完全一致的控制規(guī)律，整個(gè)控制規(guī)律至少包含啟動(dòng)控制模塊、停機(jī)控制模塊、加減速控制模塊、轉(zhuǎn)速控制模塊、溫度保護(hù)控制模塊和壓氣機(jī)保護(hù)控制模塊。

進(jìn)一步地，教學(xué)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件為雙冗余架構(gòu)，軟件也為雙冗余架構(gòu)。

進(jìn)一步地，操作員通過(guò)拉升或下降油門桿可以是真實(shí)物理的油門桿，也可以是虛擬的操控界面，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤來(lái)完成。

進(jìn)一步地，航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型為對(duì)應(yīng)課程所指定的航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，可以是軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

進(jìn)一步地，演示用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)物理模型為等比例縮放的航空發(fā)動(dòng)機(jī)物理模型，航空發(fā)動(dòng)機(jī)模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以觀察到，航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部有燈光或轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)來(lái)模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)處在的不同運(yùn)行狀態(tài)。

進(jìn)一步地，教學(xué)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)和演示用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)物理模型，所用材料為工業(yè)材料，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而非適航標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，教學(xué)用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中的主控制器控制參數(shù)可以修改，學(xué)生可以觀察不同控制參數(shù)下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制性能變化。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果：①通過(guò)采用與真實(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)完全一致的控制規(guī)律，可以保證整個(gè)教學(xué)過(guò)程具有真實(shí)的體現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和試車過(guò)程；②演示用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)物理模型，相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)和曲線顯示，它可以在教學(xué)過(guò)程中更直觀的反映出航空發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，便于學(xué)生理解整個(gè)教學(xué)過(guò)程；③航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)裝置及方法采用工業(yè)材料和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，既可以完全滿足教學(xué)要求，有保證了相比便宜的價(jià)格和維修費(fèi)用，保證高校在教學(xué)過(guò)程中能負(fù)擔(dān)得起。