全權數字發動機控制
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全權數字發動機控制（英語：full authority digital engine control，簡稱FADEC）是一種控制飛機引擎各方面性能的組件，它是由數字計算機組成的一個系統，這些計算機被稱為電子引擎控制器（electronic engine controller，縮寫EEC）或發動機控制器（縮寫ECU）。FADEC已被生產用於活塞發動機和噴氣發動機。[1]
歷史
[編輯]任何發動機控制系統的目標都是使發動機在給定條件下最高效的運轉。在最初，發動機控制系統由與發動機物理連接的簡單機械連杆機構組成。飛行員或飛行工程師可以通過移動這些槓桿控制燃料流量、功率輸出等許多發動機參數。
發動機控制的機械手段——第二次世界大戰中德國的BMW 801發動機的機械/液壓發動機控制單元是一個值得注意的例子[2]，其推出了模擬電子引擎控制。模擬電子控制改變電子訊號以傳達期望的發動機設置。該系統較機械控制有明顯改善，但也有其缺點，包括常見的電子噪聲干擾和可靠性問題。1960年代，超音速協和式客機中採用和引入了全權模擬控制作為奧林匹斯593發動機的一個組件。[3]
1968年，羅爾斯·羅伊斯與Elliott Automation合作建立國家燃氣渦輪研究院，研製了一台數字式發動機控制系統，在一架羅爾斯·羅伊斯奧林匹斯Mk 320上完成了數百小時的運轉。[4]
繼模擬電子控制後，下一步就是數字式電子控制系統。1970年代末期，NASA與普惠公司試驗了首個實驗性FADEC，首次飛行在一架F-111上進行，它搭載了一台高度改裝的普惠TF30左引擎。此實驗使F100渦輪扇發動機和普惠PW2000成為首個裝有FADEC的軍民兩用發動機，並且之後的普惠PW4000是第一款商用「雙FADEC」發動機。首個服役的FADEC是由Dowty和Smiths Industries Controls為鷂II開發的羅爾斯·羅伊斯飛馬發動機。[5]
於2010年代尾，由中國航空發動機集團研製的渦扇-20，成為中國首款採用全權數字發動機控制的渦輪風扇發動機。
優勢
[編輯]- 更好的燃油效率
- 發動機自動保護，避免超範圍操作
- 多通道FADEC計算機可在發生故障時提供冗餘，從而更加安全
- 無需擔憂的發動機操控，保證推力的設置
- 通過對FADEC程式更新，可以使用一種發動機滿足廣泛的推力要求
- 提供半自動引擎啟動
- 發動機與飛機系統有更好的系統整合
- 可以提供發動機長期健康監測和診斷
- 減少機組人員需監視的參數數量
- 由於監測的參數數量很大，FADEC使得「容錯系統」成為可能（系統在某些存有故障的配置下，仍在要求的可靠性和安全限制內運轉）
- 減輕重量
劣勢
[編輯]- 全權數字式發動機控制裝置沒有手動介入設計，發動機的操作參數被完全交由電腦計算。
- 如果發生FADEC全面失效，則發動機失效。
- 在FADEC全面失效後，飛行員無法手動操控發動機的重啟、油門等功能。
- 冗餘FADEC可以緩解單點故障風險（假設故障是隨機硬件故障，而不是設計或製造錯誤的結果。否則相同的所有冗餘組件中可能出現相同的故障）。
- 與流體力學、模擬或手動控制系統相比，系統複雜性高。
- 高度複雜的系統開發和檢查工作。
- 在危機事件（例如臨近撞地）中，非FADEC發動機可以輸出比額定推力大得多的推力，而FADEC發動機始終在其極限內運轉。
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Chapter 6: Aircraft Systems (PDF). Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge. Federal Aviation Administration: 6–19. 2008 [2013-12-18]. （原始內容 (PDF)存檔於2013-12-10）.
- ^ Gunston, Bill. World Encyclopedia of Aero Engines. Cambridge, UK: Patrick Stephens Ltd. 1989: 26. ISBN 1-85260-163-9.
- ^ Pratt, Roger W. Flight Control Systems: Practical Issues In Design and Implementation. Institute of Electrical Engineers. 2000: 12 [2017-11-21]. ISBN 0852967667. （原始內容存檔於2017-01-18）.
- ^ 存档副本. [2017-11-21]. （原始內容存檔於2017-11-07）.
- ^ Gunston (1990) Avionics: The story and technology of aviation electronics Patrick Stephens Ltd, Wellingborough UK. [頁碼請求], ISBN 1-85260-133-7.
- Safran Electronics Canada: FADEC and EEC. [2010-04-30]. （原始內容存檔於2013-01-15）.
- Hispano-Suiza: Digital Engine Control. [2007-03-09]. （原始內容存檔於2007-09-28）.
- Moren, Chuck. Interview with student. FADEC. 安柏瑞德航空大學, Daytona Beach. 2007-03-13.
- Title 14 CFR: Federal Aviation Regulations. FAA. 2007-03-10 [2017-11-21]. （原始內容存檔於2018-07-21）.
外部連結
[編輯]- Harrier flies with digitally controlled Pegasus（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 1982年《Flight International》雜誌的一篇文章（英文）
- Active-control engines（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 1988年《Flight International》的一篇文章（英文）