[发明专利]一种航空发动机控制系统试验装置及方法

说明书

本发明提供一种航空发动机控制系统试验装置及方法，首先系统设计人员将在工程师站完成航空发动机控制系统程序的编写；然后将程序下载到一个进行测试用的航空发动机控制系统硬件装置中，并与一个非迭代的航空发动机实时数学模型形成控制闭环；然后操作员通过推拉油门杆给出航空发动机的推力指令，测试设计的控制程序在航空发动机各个状态下的控制性能和可靠性。本发明能够完整的测试整个航空发动机控制系统在地面和不同高度和马赫速下的性能，可以很好的验证航空发动机控制系统的实时性。

技术领域

本发明涉及一种航空发动机控制系统试验装置及方法，便于航空发动机控制系统设计师对设计好的控制程序进行地面和高空下的性能测试，属于航空发动机控制技术领域。

背景技术

航空发动机是目前所制造的最为复杂的机械之一，被称之为制造业的“皇冠”。而控制系统作为航空发动机的“大脑”，需要确保在各种气动、热力和机械设计限制条件下，保证根据飞行员的指令，控制航空发动机安全、可靠、稳定地工作并获得最佳性能，航空发动机控制系统是整个航空动力推进系统非常重要且不可缺少的部件。然而，随着现代航空飞行器任务的多目标化，航空发动机控制系统的设计变得越来越复杂，任何一个设计上的小缺陷都可以造成悲剧性的航空事故。

另一方面，航空发动机控制系统的发展经历了机械液压式、机械气动式、模拟电子式、电子/机械液压混合式，到现在的全权数字式电子控制(FADEC)，但它的价格依然十分昂贵，一台商用涡扇发动机的全权数字式电子控制系统高达数百万元，而且维修和维护费用也非常昂贵，因此对航空发动机控制系统程序充分的试验测试可以提高产品可靠性。同时，传统的航空发动机数学模型通常需要迭代求解，因此在闭环控制试验过程中，导致航空发动机控制系统的实时性测试很难进行。

基于此，本发明的目的是为了提供一种航空发动机控制系统试验装置及方法，它可以提供一个与真实航空发动机控制系统一致的试验环境，并且通过在数学建模中采用基于容腔效应的非迭代计算，来保证闭环控制试验的实时性，从而极大的提高航空发动机控制系统试验的充分性。

发明内容

为了现有技术的不足，本发明提出了一种新的航空发动机控制系统试验装置及方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种航空发动机控制系统试验装置，包括油门杆、工程师站、航空发动机控制系统、航空发动机数学模型和航空发动机运行数据库。

所述油门杆与航空发动机控制系统的输入端相连，所述油门杆用于操作员操作，通过拉升或下降油门杆来对航空发动机发送加减推力指令。

所述工程师站用于设计人员进行航空发动机控制程序的编写和修改，所述工程师站与航空发动机控制系统保持通讯，通过通讯将程序下载到航空发动机控制系统中运行。

所述航空发动机控制系统与航空发动机数学模型相连，所述航空发动机控制系统包含启动控制模块、停机控制模块、加减速控制模块、转速控制模块、温度保护控制模块和压气机保护控制模块，用来操作和控制航空发动机数学模型。

所述航空发动机数学模型根据航空发动机控制系统发给它的控制指令实时地计算航空发动机的热力参数，模拟航空发动机从启动到满推力运行的全过程。

所述航空发动机运行数据库为真实的航空发动机运行数据库，它存储了真正航空发动机在慢车、巡航、最大转速三个状态下的发动机运行数据，并且与航空发动机数学模型相连，对航空发动机数学模型的计算结果进行修正，保证精度。

所述航空发动机控制系统有独立的显示器和键盘接口，支持工程师对控制程序进行直接在线修改，实时观察在不同控制参数下，航空发动机控制系统的控制性能变化情况。

所述航空发动机控制系统的硬件为双冗余架构，所述航空发动机控制系统的软件也为双冗余架构，以保证和真实的航空发动机控制系统运行环境一致。