科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

随着我国的航空事业的快速发展，小型航空涡喷发动机在民用航空领域和军用领域受到越来越多的重视，逐渐成为小型战术导弹、小型无人机、低成本攻击弹药的核心动力装置；而其引擎控制单元（Engine Control Unit，ECU）的工作性能是影响小型航空涡喷发动机系统各性能指标参数的最重要因素之一。　　本文基于上述背景并依托于实际的科研项目。以某单一液体燃料小型航空涡喷发动机作为被控对象，研究该型号小型涡喷发动机在各工作流程的关键控制技术，各状态参数与相关控制量的关系，设计了一套用于该型号小型涡喷发动机的引擎控制单元（ECU）系统。该系统包含ECU主控系统和控制台子系统，以及基于上位机数据库数据流分析实现对发动机的故障诊断功能部分。通过优化并完善该型号小型涡喷发动机系统功能，提高系统整体性能，实现该型号发动机多模块参与的复杂环境下启动、稳定运行、基于上位机数据分析的故障诊断分析的功能。

需解决的主要技术难题

目前我们面临的技术难题主要有：

1、小型涡喷发动机数字控制系统构成方案有待完善。针对对象特点，进行系统控制规律及控制策略设计。包括稳态及过渡态控制规律、发动机极限状态保护策略等。以小型涡喷发动机研制项目为背景完成数字控制系统的工程实现，并同步配套设计完成上位系统设计。

2、微型涡喷发动机数字控制系统的测试及试验验证数据有待提高，实现微型发动机的点火、起动、巡航控制、极限参数保护及停车等规定功能。

3、希望利用数据辨识技术解决系统的黑箱模型问题存在技术瓶颈；期待解决下列问题：应用平衡流型算法及发动机试车数据实现发动机非线性模型辨识，同时基于部件特性解析及试验数据拟合获取电动燃油泵的数学模型。 

期望实现的主要技术目标

期望达到如下技术目标：

1、设计的小型航空涡喷发动机地面控制单元，以某小型航空涡喷发动机为控制原型，通过设计完成其配套测试发动机地面控制单元，协调发动机引擎控制系统实现发动机在全自动和手动模式下的自持运行，同时通过加入硬件电路隔离实现兼容多种发动机型号控制，系统具备上位机实现发动机工况参数的实时采集和存储功能。 

2、希望该系统可以为发动机的台架测试和飞航测试提供安全保证，提高发动机安全可靠性能。为小型涡喷发动机的研制搭建系列化的数字控制系统基础平台，应用该平台可进一步深入开展微型发动机的相关研究，为后续的系统设计、研制奠定技术基础。

3、同时，系统硬件设计的分布式架构、低成本、小型化、高性能的设计思路以及基于实时操作系统内核的软件开发思路。

处理进度