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千锤百炼不可少:谈我国航空发动机电控系统的进步
2008-06-08 22:53:47.0
6月4号的《航空报》报了一条好消息,WS-10A发动机综合电子调节器通过小批量生产后的首次可靠性验收试验,这是一航动控所所从事的各项试验中周期最长、投入人力物力最多、条件最苛刻的一项试验。此次试验的成功表明一航动控所在发动机综合电子调节器的设计、工艺、生产、试验等方面已经具备小批生产的能力。
这条消息看起来不起眼,似乎一个电子调节器没什么重要的,但实际上它对我国航空发动机水平的提高有着重大作用。
发动机综合电子调节器就是全权限数字式发动机控制系统(FADEC),它的优点包括:在整个飞行范围发挥发动机的最佳性能、降低燃油消耗量、提高可靠性、降低成本、易于实现发动机状态监控和火飞推控制一体化。
这一系统的重要性在美国F-15E战斗机身上体现的特别明显。早期F-15C战斗机安装的是F-100-PW-110发动机,其推重比为 7.8;F-15E战斗轰炸机安装的是带电控系统的F-100-PW-220E发动机,其推重比为7.2。发动机推重比差了0.6个点,而且F-15E的结构重量比F-15C大很多,按说飞行性能应该是F-15C好很多。
但实际上由于电控系统可以让发动机在整个飞行过程中都处于最优状态,因此F-100-PW-220E发动机的实际推力要比前者大很多,这导致F -15E战斗轰炸机的飞行包线完全覆盖F-15C战斗机,也就是说其空战飞行性能更好。从这里,就能看出发动机电控系统的重要性。
这么好的东西我国自然不会放过。国外从20世纪70年代开展航空发动机数字电子控制的研究,80年代逐步进人应用阶段。我国这项工作同样始于20世纪70年代,但进展一直较缓慢。后来为了加快工作进度,试飞院用一架歼8II改装为发动机数字电子控制系统试验机进行飞行试验研究。
该机2000年完成技术准备阶段,2001年完成被试发动机装机前的配套工作,包括飞机状态的调整、测试方案的确定、测试系统的研制、改装设计、数据处理软件的编制、对发动机及数控系统的技术跟踪及与兄弟单位的多轮技术协调等。2002年1~7月完成飞行前地面调整,2002年8月完成首飞,2002年11月完成飞行试验。该机共飞行近40架次,完成了全部试验内容。
发动机电控的核心是编写控制程序,也就是设定不同条件下的控制方案;要布置这些方案,那自然需要先把发动机的各种状态都实验一遍,让人知道应该怎么办。从上文看,我国02年才完成一种发动机的飞行试验,而且飞行架次也很少,还不足以完成各种条件下的方案设置。而且歼8II改装的试验平台只能进行 “昆仑”发动机的实验工作,“太行”发动机只能靠此后改装的伊尔-76发动机试验平台进行飞行验证。
而后到了04年8月8日,614所(中国航空动力控制系统研究所)研制的全权限数字电子控制系统及其试飞演示验证就通过了验收专家组的验收,中间不过间隔2年。这段时间614所能完成搜集发动机各种极限状态下数据的工作就不错,真的来得及进行各种方案设置和程序编写工作吗?“太行”发动机成熟时间更晚,装机试飞时间更短,它在各种情况下的性能数据也就更少,如此又如何编写控制程序呢?
当然,电控系统也有多种,控制参数的数量、与飞行控制系统的融合程度、调节能力都有差异。如果说只是做一种简单的电子调节系统那么我相信这段时间是足够的,可如果要对抗美日等国战斗机,那么这是绝对不够的,太行发动机至少还需要老老实实的再飞5年以上,才有可能为控制程序的编写提供足够的经验。
航空发动机的进步犹如古代工匠铸剑,千锤百炼方得精钢。这次614所顺利通过可靠性验收试验是一个巨大的进步,说明我军起码有了可用的电控系统;但前途漫漫,要真正发挥出“太行”发动机的性能,614所还需要再接再厉。
这条消息看起来不起眼,似乎一个电子调节器没什么重要的,但实际上它对我国航空发动机水平的提高有着重大作用。
发动机综合电子调节器就是全权限数字式发动机控制系统(FADEC),它的优点包括:在整个飞行范围发挥发动机的最佳性能、降低燃油消耗量、提高可靠性、降低成本、易于实现发动机状态监控和火飞推控制一体化。
这一系统的重要性在美国F-15E战斗机身上体现的特别明显。早期F-15C战斗机安装的是F-100-PW-110发动机,其推重比为 7.8;F-15E战斗轰炸机安装的是带电控系统的F-100-PW-220E发动机,其推重比为7.2。发动机推重比差了0.6个点,而且F-15E的结构重量比F-15C大很多,按说飞行性能应该是F-15C好很多。
但实际上由于电控系统可以让发动机在整个飞行过程中都处于最优状态,因此F-100-PW-220E发动机的实际推力要比前者大很多,这导致F -15E战斗轰炸机的飞行包线完全覆盖F-15C战斗机,也就是说其空战飞行性能更好。从这里,就能看出发动机电控系统的重要性。
这么好的东西我国自然不会放过。国外从20世纪70年代开展航空发动机数字电子控制的研究,80年代逐步进人应用阶段。我国这项工作同样始于20世纪70年代,但进展一直较缓慢。后来为了加快工作进度,试飞院用一架歼8II改装为发动机数字电子控制系统试验机进行飞行试验研究。
该机2000年完成技术准备阶段,2001年完成被试发动机装机前的配套工作,包括飞机状态的调整、测试方案的确定、测试系统的研制、改装设计、数据处理软件的编制、对发动机及数控系统的技术跟踪及与兄弟单位的多轮技术协调等。2002年1~7月完成飞行前地面调整,2002年8月完成首飞,2002年11月完成飞行试验。该机共飞行近40架次,完成了全部试验内容。
发动机电控的核心是编写控制程序,也就是设定不同条件下的控制方案;要布置这些方案,那自然需要先把发动机的各种状态都实验一遍,让人知道应该怎么办。从上文看,我国02年才完成一种发动机的飞行试验,而且飞行架次也很少,还不足以完成各种条件下的方案设置。而且歼8II改装的试验平台只能进行 “昆仑”发动机的实验工作,“太行”发动机只能靠此后改装的伊尔-76发动机试验平台进行飞行验证。
而后到了04年8月8日,614所(中国航空动力控制系统研究所)研制的全权限数字电子控制系统及其试飞演示验证就通过了验收专家组的验收,中间不过间隔2年。这段时间614所能完成搜集发动机各种极限状态下数据的工作就不错,真的来得及进行各种方案设置和程序编写工作吗?“太行”发动机成熟时间更晚,装机试飞时间更短,它在各种情况下的性能数据也就更少,如此又如何编写控制程序呢?
当然,电控系统也有多种,控制参数的数量、与飞行控制系统的融合程度、调节能力都有差异。如果说只是做一种简单的电子调节系统那么我相信这段时间是足够的,可如果要对抗美日等国战斗机,那么这是绝对不够的,太行发动机至少还需要老老实实的再飞5年以上,才有可能为控制程序的编写提供足够的经验。
航空发动机的进步犹如古代工匠铸剑,千锤百炼方得精钢。这次614所顺利通过可靠性验收试验是一个巨大的进步,说明我军起码有了可用的电控系统;但前途漫漫,要真正发挥出“太行”发动机的性能,614所还需要再接再厉。
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