我国航空发动机控制技术跨上新台阶

我国航空发动机控制技术跨上新台阶。  航空发动机的控制系统就像人的大脑,负责接收各个传感器信号,进行计算处理,再控制执行器进行操作,它控制着发动机的启动、运行、调节等一系列活动。“大脑”的重要性不言而喻,是影响飞机和航空发动机研制水平的关键因素之一。中航工业动力所某型发动机数控系统项目团队经过近十年的风雨历程,开辟了国内数字电子控制系统的先河,使得某型发动机数控系统赶超了国外第三代战斗机控制系统水平,真正打造出了航空发动机的“最强大脑”。

  克难更弥坚,风雨见彩虹。中航工业动力所某型机研制团队以自强不息的气势,创新超越的精神,创新研制思路,走国人自行研发路。近两年来,某型发动机研制团队以一种理念、一种方式、更是一种态度,披荆斩棘,屡创佳绩,打造中国战鹰强劲心脏,为了托举这个动力梦想,他们倾尽心血执着追求。不畏创新风险突出、研制任务异常繁重,在自主研制航空发动机的道路上迎难而上,奋勇向前。

4月中旬,由成都航空仪表公司为贵航发动机设计所某航空发动机系统配套研制的某型电子控制器试飞成功。在中国飞行试验研究院进行的系统验证试飞过程中,作为核心控制部件的该电子控制器配合数控系统顺利完成了所有规定科目试飞考核。该系统成功实现了发动机由机械电气控制到数字计算机控制的转变,同时对提高发动机作战性能、提高发动机工作安全性和可靠性、减小飞行员操作强度等有显著的效果,使我国发动机的控制技术达到更高的水平。随着航空技术现代化的不断发展,对飞机动力的发展提出了更高的要求,发动机控制系统也已由原来的机械、液压控制发展为数字式电子控制系统直至全权限数控系统。上世纪90年代国外新研制的航空发动机几乎全部使用了数字式电子控制系统,国内于90年代开始发动机数字式控制系统的研制。近年来,成都航空仪表公司就开始与贵航发动机设计所合作,共同开发某型发动机数控系统,成航公司承担该系统中的核心控制部件–电子控制器的研制。由于发动机工作环境的恶劣性以及对发动机控制产品极高的安全性和可靠性要求,使得该控制产品的开发具有极大的难度。在开发中广泛应用了新的技术和工艺,使该电子控制器的技术水平达到了一个新的台阶。在长期的反复试验过程中,设计人员多次长时间跟在试车现场,不断完善设计。在这期间,分别解决了地面试车台环境干扰问题、高空试车台试验中信号串扰故障、地面电瓶启动掉电故障等几个大的功能性问题,并经过了地面台架试车、高空台试车、发动机长试、可靠性试验、安全性试验等多项功能和性能的考核,使电子控制器达到了最终装机试飞的状态并成功试飞。该型电子控制器的试飞成功,显示了成航公司在机载电子控制设备方面的开发、生产能力。通过该项目的开发,成航公司探索出了开发相关发动机电子产品的经验和方法,培养和锻炼了一批熟悉发动机电子产品开发的专业技术人员,为该公司在发动机控制设备领域的进一步拓展打下了良好基础。

  一支优秀的团队,始终能够克服一切困难,完成不可能完成的任务。打造出前所未有的航空发动机“最强大脑”的团队由动力所第六研究室及航机总体一部的人员组成。项目研制初期,由于技术难度大,数控系统基础薄弱,研制体系及设计流程不完善,试验条件、试验手段及试验标准不完备,工程化研制经验不足等诸多问题,想打造出航空发动机的“最强大脑”仿佛天方夜谭。但某型发动机数控系统项目团队带着初生牛犊不怕虎的冲劲,在动力所总设计师刘永泉、所长助理蔚夺魁的带领下,全力开展技术攻关。孙志岩、吴新、梁彩云三位副总师各司其职,从前期方案设计、关键技术决策、控制系统与发动机总体匹配,到后期发动机试飞、关键技术鉴定,带领团队稳扎稳打,合作攻坚。

  创新铸就利剑,打破研制阻碍。为了进一步满足作战使用需求,以适应未来面临的作战环境和部队转型建设,某型发动机开始了全新的研制历程。某型发动机控制系统复杂、安全性要求很高,多项技术难题亟需突破,设计参数也都需要重新调试,研制难度大,风险高,资源冲突严重。该型发动机研制团队一步一个脚印,以开拓进取的精神,先后完成控制系统、新材料、新工艺等关键技术攻关,解决了制约型号研制的难题,突破了数十项关键技术,在国内首次完成整机吞鸟等一系列高难度、复杂试验,对后续型号研制起到十分重要的作用。

  成功的路上总是坎坷泥泞,问题也总是接踵而来。从数学模型的建构、修模,到控制参数及控制品质优化,再到半物理模拟实验,从无到有,从宏观到微观,从理论到实际,在历经了3年零3个月艰苦卓绝的努力后,项目团队突破了多项技术难关,数控系统动态响应、稳态精度等控制品质不断优化,产品可靠性不断提高,技术质量问题逐步归零,航空发动机的“最强大脑”应运而生。

  总师系统统筹策划安排,把控发动机研制进程。在某型发动机研制的过程中,总师刘永泉以聪明才智和丰富经验,统筹规划、深入分析并抓住工作重点,驾驭型号研制全局。在攻关过程中高度关注研制进展,经常深入科研一线,组织实施攻关计划。总师系统在发动机研制遇到困难、科研人员力量不足的情况下,果断决定,全力保障研制节点,通过统筹安排、合理调度,使各方面资源发挥了最大效用。副总师蔚夺魁多次在试飞现场临危不乱,本着不回避、及时解决问题的原则,带领设计人员分析故障原因,制定排故计划,落实排故措施,使型号研制突破阻碍,顺利进行。在排故攻关之时,排故领导小组带领研制团队运用科学的工作方法,秉持严谨的工作态度,克服一切困难,制定了排故措施,开展了大量计算分析,完成3次压气机部件试验、上百次整机地面试车、高空台试验及飞行验证等工作,终于达到故障归零条件。该项排故工作开展迅速、方法科学系统,得到上级领导高度赞扬,积累了宝贵的工作经验。

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