发动机电子控制器制造技术

本发明专利技术提供了一种发动机电子控制器，包括：控制部，该控制部位于飞行器设备舱中以用于输出对发动机的控制信号；以及信号处理部，该信号处理部位于该发动机中并与该控制部通信地耦合，该信号处理部用于对来自该发动机的感测信号进行处理以生成对该控制部的输入信号，其中该控制部根据来自该信号处理部的该输入信号生成该控制信号。

【技术实现步骤摘要】
发动机电子控制器
本专利技术涉及航空发动机，尤其涉及航空发动机的发动机电子控制器。
技术介绍
FADEC（全权限数字电子控制）系统是航空飞行器的控制中枢。在当前的主流航空发动机FADEC系统中，核心的数字式EEC（发动机电子控制器）与分布在发动机上的传感器和作动机构共同实现发动机控制。EEC包含了电源模块、输入/输出信号处理、计算与控制、数据通讯等功能模块。传统地，EEC通常采用集中式设计，EEC的内部模块之间通过板级总线实现交互（图1）。如图1所示，EEC集中地布置在发动机中并与传感器、作动机构和飞机机身通信。例如EEC与传感器、作动机构、飞机设备舱部件和系统之间通过电缆连接。EEC采集外部输入信号和指令，利用内部的数字式计算模块实现控制逻辑，并将控制信号调理、输出到外部的作动机构或其他部件与系统，从而实现发动机控制功能。上述集中式的EEC通常被安装在发动机的附件机匣上，具有集成度高、电缆距离短、信号品质高等优点，但是也存在如下缺点：1.发动机环境条件恶劣，EEC安装在发动机之上对EEC的设计和试验要求都很苛刻，导致EEC的成本非常高；2.随着发动机控制要求的不断提高，发动机控制算法的复杂度日益增长，对EEC硬件资源的要求也越来越多，EEC的体积也将随之增大。然而，发动机上的空间有限，EEC安装在发动机之上对体积较大的EEC造成安装上的困难；3.随着航空发动机控制朝着飞行/推进综合控制的方向发展，EEC与飞控系统的联系越来越密切，二者的距离和通信的限制不利于综合控制系统的设计与实现。因此，传统的集中式的EEC设计无法满足未来复杂控制系统的扩展性要求。本领域亟需一种改善的EEC设计。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。根据本专利技术的一方面，提供了一种发动机电子控制器，包括：控制部，该控制部位于飞行器设备舱中以用于输出对发动机的控制信号；以及信号处理部，该信号处理部位于该发动机中并与该控制部通信地耦合，该信号处理部用于对来自该发动机的感测信号进行处理以生成对该控制部的输入信号，其中该控制部根据来自该信号处理部的该输入信号生成该控制信号。在一实例中，该发动机包括传感器，该信号处理部从该传感器接收该感测信号。在一实例中，该发动机包括作动机构，其中该信号处理部包括D/A转换器，该D/A转换器对来自该控制部的该控制信号执行数模转换，并将模拟形式的该控制信号传递至该作动机构。在一实例中，该信号处理部包括预处理模块，以用于对该感测信号进行预处理以生成对该控制部的该输入信号。在一实例中，该预处理模块包括内建测试诊断模块，以用于根据该感测信号执行上电或周期性故障诊断。在一实例中，该预处理模块包括标定转换模块，以用于根据试验整定的曲线或分度表将该感测信号转换为相应的工程值。在一实例中，该预处理模块包括有效性判断模块，以用于对该感测信号执行极值诊断和斜率诊断以判断该感测信号是否可信。在一实例中，该预处理模块包括信号补偿及滤波模块，以用于对该感测信号进行超前补偿和惯性滤波以消除该感测信号中的高频噪声或扰动。在一实例中，该信号处理部还包括A/D转换器，该A/D转换器对该感测信号执行模数转换以生成数字形式的该感测信号，其中该预处理模块对数字形式的该感测信号进行预处理。在一实例中，该控制部包括控制信号生成模块，该控制信号生成模块响应于该输入信号生成该控制信号。在一实例中，该信号处理部包括第一通信模块，该控制部包括第二通信模块，该第一通信模块和该第二通信模块根据预定协议在该信号处理部分与该控制部之间传递该输入信号和该控制信号。在一实例中，该预定协议包括ARINC664协议，其中该第一通信模块和该第二通信模块是ARINC664接口。在一实例中，该预定协议包括TTP/C协议，其中该第一通信模块和该第二通信模块是TTP/C接口。在一实例中，该控制部是集成在IMA系统中的。在一实例中，该控制部包括通信模块和控制信号生成模块，该通信模块和该控制信号生成模块被集成在该IMA系统的不同分区中，并且通过ARINC653协议进行通信。通过本专利技术的方案，至少在以下方面具有诸多益处：1.EEC的整体成本降低，包括：设计、试验、制造、维护等成本；2.消除了由于发动机安装空间而导致的EEC体积和功能限制；3.保证发动机仍然可以独立维护和更换，而无需再更换发动机的同时更换飞机设备舱中的发动机控制器；4.使发动机控制系统与飞控系统等其他机载系统的交互与协同更加便利。附图说明在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1是传统的集中式EEC的结构示意图；图2是航空发动机的EEC的典型功能架构；图3是示出了根据本专利技术的一方面的分离式的EEC的高层示意图；图4是示出了根据本专利技术的第一实施例的分离式EEC的结构框图；图5是示出了根据本专利技术的第一实施例的分离式EEC中的预处理器的结构框图；以及图6是示出了根据本专利技术的第二实施例的分离式EEC的结构框图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本专利技术的保护范围进行任何限制。目前，上述集中式的EEC架构的缺陷无法通过将EEC直接转移到环境条件更好的飞机设备舱之中来解决，因为这将造成传感器/作动机构与EEC之间的通信距离过长，电缆重量显著增加。而且，在各类信号和数据繁多的情况下，通信质量难以保证，工程实现的可行性不高。因此，更合理的是分离式的EEC架构，即将EEC的功能划分为多个部分，将集中式的EEC分解为多个分布式的部件，分别部署于发动机和飞行器（例如，飞机）设备舱之中，二者通过电缆连接，并且共同完成上述输入/输出、计算与控制和数据通信等功能。然而，分离式EEC架构的设计也面临诸多挑战。在整个飞机系统中，发动机是可以独立维护、更换的设备。分离式的EEC架构将导致发动机的维护更换更加复杂。因为发动机的EEC（尤其是其中软件）与控制系统中的传感器、作动机构的特性密切相关，如果分离式EEC架构无法合理的划分功能，将导致更换发动机必须要更换发动机本体、飞机设备舱中的EEC等多个部件。典型地EEC包括诸多功能模块，诸如输入/输出信号管理、以及控制、测试、数据管理等等，如图2所示。在本专利技术的一方面，根据航空发动机控制系统的上述功能特点，提供了一种EEC方案，能实现EEC功能的合理划分并分离。根据该方案，依据与发动机本体或控制用传感器/作动机构的关联性，将EEC功能划分为两部分。具体地，将仅与发动机本体关联的功能，例如控制规律管理作为主机控制功能从工作环境恶劣的发动机中迁移到工作环境更为优良的飞机设备舱中，同时将与控制用传感器/作动机构密切耦合的功能作为控制功能保留在发动机中，实现分离式的设计。图3是示出了根据本专利技术的一方面的分离式的EEC的高层示意图。如图3所示，传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机电子控制器，包括：控制部，所述控制部位于飞行器设备舱中以用于输出对发动机的控制信号；以及信号处理部，所述信号处理部位于所述发动机中并与所述控制部通信地耦合，所述信号处理部用于对来自所述发动机的感测信号进行处理以生成对所述控制部的输入信号，其中所述控制部根据来自所述信号处理部的所述输入信号生成所述控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种发动机电子控制器，包括：控制部，所述控制部位于飞行器设备舱中以用于输出对发动机的控制信号，其中所述控制部是集成在IMA系统中的，所述控制部包括通信模块和控制信号生成模块，所述通信模块和所述控制信号生成模块被集成在所述IMA系统的不同分区中，并且通过ARINC653协议进行通信；以及信号处理部，所述信号处理部位于所述发动机中并与所述控制部通信地耦合，所述信号处理部用于对来自所述发动机的感测信号进行处理以生成对所述控制部的输入信号，其中所述控制部根据来自所述信号处理部的所述输入信号生成所述控制信号。2.如权利要求1所述的发动机电子控制器，其特征在于，所述发动机包括传感器，所述信号处理部从所述传感器接收所述感测信号。3.如权利要求1所述的发动机电子控制器，其特征在于，所述发动机包括作动机构，其中所述信号处理部包括D/A转换器，所述D/A转换器对来自所述控制部的所述控制信号执行数模转换，并将模拟形式的所述控制信号传递至所述作动机构。4.如权利要求1所述的发动机电子控制器，其特征在于，所述信号处理部包括预处理模块，以用于对所述感测信号进行预处理以生成对所述控制部的所述输入信号。5.如权利要求4所述的发动机电子控制器，其特征在于，所述预处理模块包括内建测试诊断模块，以用于根据所述感测信号执行上电或周期性故障诊断。6.如权利要求4所述的发动机电子控制器，其特征在于，所述预处理模块包括标定转换模块，以用于根据试验整定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲，张树彦，李运华，刘涛，马恩，殷锴，
申请(专利权)人：中航商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31