淺談航空發動機控制發展趨勢范文

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摘要：航空發動機控制技術對于航空發動機功能的有效發揮有著十分關鍵的作用，航空發動機自身性能的高低直接影響著飛機的整體性能，因此，必須要加強對航空發動機控制技術的研究，明確航空發動機控制系統的客觀要求以及航空發動機控制發展的相關趨勢，從而可以為未來航空發動機的發展提供有效參考。

關鍵詞：航空發動機；控制；發展趨勢

引言

隨著科學技術的日益發展和控制技術的持續進步。對航空發動機的控制技術的要求越來越高，飛機行業要想獲得持續穩定的發展，要求航空發動機具備高性能和良好的續航能力，要求先進飛機航空發動機能夠保持良好的靈活性、較長的使用壽命、較低的燃油消耗以及高的推重比，這也會增加航空發動機控制和調節的壓力。發動機可調部件的控制必須要按照一定的原則和飛機航空發動機的工作要求來開展，才能夠提高發動機的性能，實現發動機的有效保護，因此，需要加強對航空發動機控制系統發展趨勢以及發展技術的探究。

1當前航空發動機控制的現狀

1.1自動化程度不足

從當前航空發動機發展的現實情況來看，雖然已經普遍普及了數字化控制設備以及數字化控制技術，但是自動化和智能化的程度仍然不足。數控技術的實現往往與數控機床緊密聯系到一起，我國當前發動機零部件的七成以上都已經實現了數控機床進行加工，但是還有相當一部分的普通設備主要考慮的是加工能力、加工類型以及設備利用率等相關問題，并沒有結合數控技術進行加工。隨著技術的不斷發展和計算機技術的持續進步，數控設備必然會替代原有的普通設備，提高零件的加工能力和加工質量。我國當前數控設備自動化的控制程度與歐美先進制造企業相比仍然存在較大的差距，對人力的需求量較高。數控加工的過程往往還需要涉及人員的操作，比如在數控加工過程中零件裝夾、換刀以及零件加工的過程中，需要大量人力的參與。一些國外知名的發動機公司已經實現了零部件加工過程高度的自動化和智能化，基本可以實現全生產線無人干預[1]。

1.2缺乏成熟度較高的關鍵技術

航空發動機數控技術包含各種各樣的加工方式，既包括傳統的機械加工方式，又包括電化學加工方式、電火花加工方式以及激光加工方式等現代化的加工方式，數控技術的發展使得航空發動機的加工和控制技術獲得了持續的提升，發動機零部件的制造到裝配的生命全周期都離不開數控技術的應用，但是我國發動機行業在一些高新技術的掌握方面仍然存在一定的問題，關鍵技術的成熟度不足，難以有效應用于發動機的制作以及控制過程中。還有很多技術在拓展應用的過程中存在很多的故障，例如動態綜合補償技術、高速鋼筋運動控制技術、智能化技術等[2]。

1.3自適應循環發動機控制技術

社會經濟的不斷發展和人們生活水平的持續上升使得人們對于交通出行的要求越來越高，飛機的設計更加趨向于具有經濟可承受性的遠程、多用途以及全天候的特征，這也給發動機的功能和設計提出了更高的要求。不僅需要發動機具備更高的推重比，而且需要發動機保持亞音速巡航所需要的巡航效率以及低的油耗。為了有效解決航空飛機所需要具備的大推力、低油耗以及隱身性能的難題，自適應循環發動機廣泛應用于航空飛機系統當中，通過改變發動機的一些零件的幾何形狀位置以及尺寸改變自身的熱力循環系統，顯著降低多種任務模式下的綜合油耗，提高氣流利用率并減小溢流阻力，從而可以有效改變發動機發熱狀態，提高發動機的飛行性能，大幅增加發動機的續航范圍和續航時間，提高發動機的靈活性[3]。

2航空發動機控制發展趨勢

2.1高速切削技術

最近幾年來航空發動機型號越來越多，使得發動機的性能獲得了持續的提升，相應的航空發動機各種零部件的精密度設計越來越復雜。隨著科學技術的不斷發展和信息時代的全面到來，各種各樣的新技術、新材料和新科技逐漸應用于發動機的設計過程中，這也對發動機的控制技術提出了較高的要求。未來數控加工技術必須要能夠結合航空發動機制造技術的客觀要求優化和升級，實現航空發動機制造技術的穩定進步，實現良好的加工效率以及較高的表面質量。與常規切削技術相比，高速切削技術能夠減少加工時間，提高切削速度和材料的去除率，減少切削所應用的剪切力，從而能夠有效避免零件由于溫度上升而造成的熱變形和熱膨脹問題。廣泛應用于復雜薄壁零件和細長零件的加工和設計過程中。高速切削技術的有效實現需要依賴于高速切削機床，一般情況下主軸轉速超過一萬兩千轉每分的機床稱之為高速機床。目前高速切削技術的應用范圍仍然比較狹窄，主要是由于高速切削技術對設備以及零件的要求較高造成的，在未來航空發動機控制發展的過程中，高速切削技術的有效應用可以降低加工成本，提高加工質量和加工效率。高速切削廣泛用于微小零件和薄壁件的加工過程中，能夠盡可能的減少后續所需要的拋光以及打磨等修整環節，直接獲得較高的表面質量，縮短零件的加工時間[4]。

2.2先進的部件技術

當前發動機控制系統的重量占發動機整體重量的20%左右，要想有效提高發動機的推重比，減少發動機的重量，必須要加強對發動機控制系統重量的控制，控制系統重量的主要來源為變速箱油泵、計量部件、電連接器、電器配件以及外罩等。各種各樣新材料的不斷研發使得控制系統的減重成為了可能，可以通過使用強度較高、重量較輕的復合材料部件，減輕原有發動機金屬材料的重量。金屬導線改為使用光纖電纜來代替，應用電自動契合電動泵減少傳動件以及金屬導管的重量。油泵重量減輕的主要途徑是通過使用復合材料來實現。可以使用的復合材料，包括強度較高、耐高溫的環氧樹酯以及具有良好抗老化性、耐火耐高溫的聚酰亞胺，耐高溫的熱塑性材料、聚醚酮等。

2.3發動機智能控制系統

航空發動機自適應控制系統有著良好的發展前景，能夠有效提升航空發動機的推力，減少航空發動機的耗油率。由于發動機和飛機都采取了數字電子控制技術，這也使得推進和飛行控制一體化成為了可能，可以通過研究出一種綜合系統控制的方法，實現飛機最佳性能的控制與設計。發動機智能控制系統的研究將原有的控制系統的功能拓展為智能的系統，極大地提升了飛機和推進系統的性能，顯著提高了發動機用的可維護性和可靠性。其次，智能化技術也能夠加快航空發動機技術的進步，自適應循環發動機具有多調節變量以及多控制模式的特征，需要新的燃油泵系統、新型執行機構、新型傳感器、先進電子硬件等相關控制技術來實現。人工智能技術的發展和應用使得自適應循環發動機控制系統的研制將會進一步朝向智能化和人工系統網絡化的方向發展，融合傳統的控制系統設計技術，真正展現自適應循環發動機的優異性能以及自適應特征，為航空發動機的持續安全運行提供良好的條件。

3結束語

綜上所述，航空發動機控制技術的發展以及優化對于航空發動機行業的可持續進步具有至關重要的作用。因此，必須要加強對航空發動機控制技術的重視，明確當前和發動機控制技術存在的問題和不足，并采取針對性的措施進行解決，了解航空發動機控制的發展趨勢，促進航空發動機行業的持續穩定發展。

參考文獻：

[1]唐樹群.數控技術的進展及我國數控技術發展現狀[J].科技視界，2018（2）：214.

[2]李琳，陳宏鑫.數控技術研究現狀及發展趨勢[J].科技創業月刊，2018（9）：85.

[3]李可.我國數控技術的現狀及發展趨勢[J].中小企業管理與科技，2018（12）：251.

[4]韓淑敏.特種加工的幾種方法介紹[J].煤礦機械，2019（6）：116.

作者：過雨湫 單位：中國航發控制系統研究所