FADEC全权限数字式电子控制1

全权限数字式电子控制器全权数字式电子控制器(FullAuthorityDigitalElectronicController,FADEC)是担任起动、运转、关车的控制，监控与指示，数据提取。还记录存贮APU每次启动的参数和缺点信息。

FADEC的中心是一台微处置器,其内部有四块印刷电路板：微处置器板，数模转换板,输入/输出滤波板和电源板。具有可靠性高、维护方便的特点。FADEC安装在飞机后货舱舱门的旁边，它是一个ARINC3/8的短盒，盒子后面的电接头J3，衔接APU和飞机电气系统，用于APU的参数采集，以及控制、指示；前面板上有一个数字显示器、一个显示按钮和一个电插头〔J1〕，当按下显示按钮，数字显示器会显示FADEC记录的12条滚动缺点信息，前面板上的电插头J1用来和便携式计算机相结合，以提取FADEC内存贮的更多的信息。

航空发动机全权限数字式电子控制〔FADEC〕AFADEC(FullAuthorityDigitalEngineControl)isasystemconsistingofadigitalcomputer,calledanElectronicEngineControl(EEC),anditsrelatedaccessoriesthatcontrolallaspectsofaircraftengineperformance.FADEC=FullAuthorityDigitalEngineControl,orFADEC=FullAuthorityDigitalElectronicsControl

控制

1.启动控制

FADEC接到启动指令，即向点火鼓励器发出指令点火，同时发出指令使启动燃油活门翻开，APU点火加速，当FADEC监测到APU转速到达50%N，同时EGT有50°F温升时，便控制主燃油电磁活门翻开，并给主燃油伺服活门一个100mA的电信号，使活门全开，使APU加速增快；55%N时，FADEC关断点火鼓励器电源，停顿点火；70%N时，关断启动电磁活门，APU由主活门供油加速到98%，这时FADEC由加速控制转为速度控制，经过加给主燃油伺服活门上的0～100mA的电信号，控制供油量，使APU平稳加速到100%N，并坚持恒定。

2.运转与加载控制

APU正常运转、加载时，FADEC监控APU的排气温度〔EGT〕和转速〔SPD〕的变化，根据外界大气温度〔OAT〕、外界大气压力〔OAP〕，经内部计算，控制加到主燃油伺服活门上的电信号的大小〔0-100mA〕，控制供油量，使APU恒速。运用APU引气时，FADEC根据EGT变化，输出一个0～100mA的电信号加给引气伺服活门，控制引气活门的开度，从而最大限制地运用引气。

3.关车控制

FADEC关车控制有自动关车控制和人工关车控制两种。当FADEC探测到超转〔>105%N〕、低转〔<97%N〕、滑油温度高、滑油压力低、两个转速传感器全部失效、两个热电偶全部失效、EGT超温等缺点信息时，经计算确认，启动自动关车程序，控制APU关车；当FADEC接到正常关车指令或是APU火警手柄拉出时，控制关断主燃油活门，并按人工关车程序关车。

监控与指示FADEC经过各种传感器监控APU的EGT、SPD，以及维护、失效缺点等信息，经计算比较后，输出到P5板的仪表和指示灯。

信息记录及存贮FADEC记录12套APU启动关车运转参数〔SPD、EGT、OAT、OAP、FF等〕，12条滚动信息和100条缺点信息，存贮在其内部的NVM〔静态存贮器〕内，掉电信息不会丧失。

(1)在FADEC面板上经过按压缺点显示按钮，面板上的数字显示器会显示FADEC记录的12条滚动缺点信息代码。12次历史(HIST)循环将以每4～6秒一个循环的速率自动转动,在完成当前的历史信息后显示"END"。一个循环假设没有缺点/维护信息,将显示"OK"字头。在一些少于12次启动循环的情况下,将显示"N/A"。

(2)用手提电脑经过公用电缆和FADEC面板上的电插头J1相衔接，利用汉密尔顿·胜特兰公司的公用软件(该公司提供的特种工具SundstrandP/NAGE70013orTM90354就是一台装有公用软件的笔记本计算机〕，可以下载NVM中存贮的一切信息，还可以在线察看APU启动、运转、关车的各种动态参数。

这些APU数据包括：APU启动次数、APU任务时间、APU序号、FADEC型号/序号、EGT、SPD、APU燃油流量、APU进气压力、APU进气温度、存在缺点的FADEC代码、维护信息等。

FADEC的维护FADEC有上电自检功能，假设其本身有缺点，前面板上的数字显示器窗口将会显示缺点代码"ECU"或黑屏。

当改换FADEC或发动机后，FADEC将记录并储存新的发动机序号〔发动机上装有识别组件，向FADEC提供发动机序号〕，并抹去一切滚动信息。储存在NVM中的其他信息将被储存并能经过公用电脑下载。当FADEC通电后,发动机序号被存入FADEC的记忆体〔NVM〕中。EEC—FADEC功能：用数字信号控制相关阀门，进展稳态与瞬态智能控制，不再采用液压、机械液压或气压安装，燃油系统只剩下泵、控制阀、独立的切断开关以及最少量的必要的附加安装以防在电子系统失效时保证发动机的平安。EEC—FADEC

控制系统EEC—FADEC发动机电子控制系统EGT和转速是主要控制参数FunctionTrueFADECshavenoformofmanualoverrideavailable,placingfullauthorityovertheoperatingparametersoftheengineinthehandsofthecomputer.IfatotalFADECfailureoccurs,theenginefails.Iftheengineiscontrolledelectronicallybutallowsformanualoverride,itisconsideredsolelyanElectronicEngineControl(EEC).Whenstandingalone,theEECmakesallofthedecisionsuntilthepilotwishestointervene.FADECworksbyreceivingmultipleinputvariablesofthecurrentflightconditionincluding,throttleposition,enginetemperatures,enginepressuresandmanyothers.TheinputsarereceivedbytheEECandanalyzedupto100timespersecond.Engineoperatingparameterssuchasfuelflow,statorvaneposition,position,andothersarecomputedfromthisdataandappliedasappropriate.TheFADEC'sbasicpurposeistoprovideoptimumengineefficiencyforagivenflightcondition.FADECalsoallowsthemanufacturertoprogramenginelimitationsandreceiveenginehealthandmaintenancereports.Forexample,toavoidexceedingacertainenginetemperature,theFADECcanbeprogrammedtoautomaticallytakethenecessarymeasureswithoutpilotintervention.航空发动机先进控制概念及最新进展FADEC概略FADEC利用数字式电子控制系统的极限才干来完成系统所规定的全部义务，是高性能飞机发动机以及一体化控制必然采取的控制方式，是该领域的开展方向和研制重点。

FADEC系统包括燃油泵系统，主燃油、加力燃油计量安装，放气活门控制，变几何位置作动，叶尖间隙自动控制，传感器，公用电源发电机以及电子控制器等完好的控制系统。FADEC的优点〔1〕提高发动机性能。FADEC的计算才干强、精度高，可以在整个飞行范围发扬发动机的最正确性能；可以改善发动机的启动和过渡特性；可以改善发动机平安维护。FADEC的数值计算和逻辑判别才干可在更合理的范围选择控制规律；容易实现发动机控制方案的变动，经过修正软件就可以寻觅最正确控制性能。

〔2〕降低燃油耗费量。由于FADEC可实现发动机的最正确控制，因此，发动机控制器改换时，可减少乃至不需求调整运转，加之慢车转速的闭环控制、引气最正确化，结合自动油门等措施，可以减少燃油耗费。

〔3〕提高可靠性。由于采用余度技术、缺点诊断、恢复功能，而且减少了超温、超转、过应力等情况，使发动机的可靠性提高。

〔4〕降低本钱。由于包括自测试、诊断、记忆等功能，可实施计算机辅助缺点诊断，给维护带来方便。加上改换控制安装不需求调整运转，使发动机维修本钱降低。

〔5〕易于实现发动机形状监控，易于实现与飞机控制的一体化。

BasiccomponentsofFADECTwoElectronicControlUnits(ECUs)HealthStatusAnnunciator(HSA)FADECSensorset(1)SpeedSensorAssembly(SSA)(4)CylinderHeadTemperature(CHT)(4)ExhaustGasTemperature(EGT)(2)ManifoldAirPressure(MAP)(2)ManifoldAirTemperature(MAT)(2)FuelPressureSensors(1)ThrottlePositionSwitch(WOT)Systemcontinuouslymonitorsandcontrolsignitiontiming,fuelinjectiontiming,andfuel-to-airratiomixtureTherefore,aFADECequippedenginedoesnotrequiremagnetosandeliminatestheneedformanualfuel/airmixturecontrol.HistoryThegoalofanyenginecontrolsystemistoallowtheenginetoperformatmaximumefficiencyforagivencondition.Thecomplexityofthistaskisproportionaltothecomplexityoftheengine.Originally,enginecontrolsystemscomprisedsimplemechanicallinkagescontrolledbythepilot.Bymovingthrottleleversdirectlyconnectedtotheengine,thecouldcontrolflow,poweroutput,andmanyotherengineparameters.Followingmeansofenginecontrolcametheintroductionofenginecontrol.Analogelectroniccontrolvariesanelectricalsignaltocommunicatethedesiredenginesettings.Thesystemwasanevidentimprovementovermechanicalcontrolbuthaditsdrawbacksincludingcommonelectronicnoiseinterference.Thissystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentoftheOlympus593Engine.Followinganalogelectroniccontrol,theclearpathwasdigitalelectroniccontrol.Laterinthe1970sandexperimentedwiththefirstexperimentalFADEC,firstflownonanfittedwithahighlymodifiedleftengine.TheexperimentsledtoandbeingthefirstmilitaryandcivilenginesrespectivelyfittedwithFADECandlatertheasthefirstcommercial"dualFADEC"engine.随着航空技术现代化的不断开展，对飞机动力的开展提出了更高的要求，发动机控制系统也已由原来的机械、液压控制开展为数字式电子控制系统直至全权限数控系统。国外在20世纪70年代就开展航空发动机数字电子控制的研讨，80年代这项技术逐渐进人运用阶段。目前90年代国外新研制的航空发动机几乎全部运用了数字式电子控制系统，我国开展这项任务起步并不晚，也始于20世纪70年代，但进展不断较缓慢。为了加快这项任务进度，80年代中·试飞院用一架歼8II改装为FADEC控制系统实验机，并开展了相应的飞行实验研讨。国内于90年代开场发动机数字式控制系统的研制。我国航空发动机实现数控跨越<科学时报>2004.5.27由成都航空仪表公司研制的某型FADAC试飞胜利。这种电子控制器是为贵航发动机设计所的某航空发动机(wp13)系统配套研制的。

在中国飞行实验研讨院进展的系统验证试飞过程中，作为中心控制部件的该电子控制器配合数控系统顺利完成了一切规定科目试飞考核。该系统胜利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、提高发动机任务平安性和可靠性、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到达更高的程度。

614所航空动力控制系统研讨所(无锡614所)成立于1975年.航发控制系统设计、研讨、实验、制造、修缮、效力的科研机构。FADEC研讨shi主要专业。

六一四所科技队伍实力雄厚，人员构造以中青年为主体，本科以上181名，25名博硕士；研讨员19名，其中享用“政府特殊津贴〞的14人，高工53人。

是中航独一的FADEC重点实验室，实验室中有先进的系统研讨、环境实验、数字仿真和物理实验设备。目前，已具备进展FADEC总体设计、软件开发、硬件设计、可靠性设计、仿真技术等方面的研讨才干，已为我国研制出多种型号的FADEC系统，并在余度设计、建模与验模技术、数据采集与监控技术、缺点检测技术、CAD/CAM设计等方面获得了艰苦突破，获得了多项部级和国家级成果。

六一四研讨所依托长期从事发动机研讨的技术根底，加强科技开发和科研成果转化，现有52个科技工程及多项技术获科研成果奖，有一批科技成果已转化为民用高科技产品。Thissystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentofthe593Engine.Theanalogelectroniccontrolsystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentoftheOlympus593Engine.英国<防务新闻>2003年10月由FADEC国际公司研制和消费的第一个全权数字电子发动机控制安装FADEC3已装在GE90-115B发动机上完成了取证任务。中部的白色盒子就是FADEC

F404-GE-IN20罗·罗公司开展先进大型发动机用FADEC设备

[美国<航空周刊与航天技术>2004年6月7日刊报道]目前，罗·罗公司正在开展一种可改善功能、提高处置速度同时降低本钱的先进大型发动机用FADEC系统。罗·罗公司正自筹资金与古德里奇〔Goodrich〕公司一同开展这种称为推进控制与监视安装〔PCMU〕的新设备。同时，该公司还在美国海军的“先进鹰眼〞方案下，开展一种类似的T56发动机控制系统。这两个方案将协同开展。

罗·罗公司的目的是为其整个大型发动机系列〔包括AE2100涡桨发动机、AE3007涡扇发动机的军用型和AE1007倾转旋翼发动机〕开展一套通用的FADEC硬件〔不过是单独的硬件〕。该方案的目的是建立一个集发动机控制和监视才干于一身的双通道单个箱体的FADEC设备。罗·罗公司目前的FADEC是20世纪80年代的单通道设备，没有监视发动机的才干。该推进控制和监视设备的目的是：

•使处置器速度比现有的FADEC提高12倍；

•与目前具有只读记忆和错误代码储存才干的FADEC相比，记忆才干提高32~64倍

•开展一种全功能的发动机和推进器监视才干；

•从单通道的双箱体构造转变为双通道的单箱体设计；

•采用图形到代码的系统，该系统可根据流程图生成用ADA和C+言语编写的软件。

这种方法大大提高了软件效率，当改型发动机时，可降低开展新控制系统的本钱和缩短研制时间。

该方案从2003年年初开场，第一步是对罗·罗公司的现有发动机包括TAY611、遄达500和RTM322的FADEC硬件进展仔细研讨。这样，新的FADEC将具有与遄达500发动机FADEC一样的处置器。

罗·罗公司开展这种新设备的方法是制造和实验硬件样机、获得硬件的特殊要求，然后进展初始和关键的设计审查。初始硬件的概念设计于2003年2月终了，第一台设备于11月研制出来用于实验。然后完成了硬件/软件的综合，2004年1月和2月，进展了一个实时的发动机模拟校验。

在45天的时间里，罗·罗公司用一种只能控制速度和功率的功能有限的样机系统分别运转了一台AE2100、一台AE3007和一台AE1107发动机。

罗·罗公司将继续进展PCMU和“先进鹰眼〞的任务。后者从4月开场，初始设计评审在8月进展，关键设计评审在2005年2月进展，首台发动机实验将在2005年10月开场。PCUM的初始设计评审将在10月份进展，关键设计评审将在2005年4月进展。〔中国航空信息中心胡晓煜〕LowVoltageHarness

Figures3-2and3-1inFADECmanualConnectsallessentialcomponentsofFADECFuelInjectorCoilsandallsensors(exceptSSA,FuelPressure,ManifoldPressure)arehardwiredtothelowvoltageharnessAllinformationfromsensorswillflowtotheElectronicControlUnitsfordataprocessingandanalysisElectronicControlUnit(ECU)

3-7to3-9inFADECmanual“Brain〞oftheEngineControlSystemECUdividedintoanupperandlowerportionLowerportioncontainstheElectronicCircuitBoardthatprocessesalldataUpperportioncontainstheignitioncoilsforthesparkplugs(eachECUhas(4)coils)ECUcont’dTheelectroniccircuitboard(lowerportion)ofeachECUcontains(2)independentmicroprocessorcontrollerswhichserveascontrolchannels(1)controlchannelisassignedtooperateasingleenginecylinder(thusoneECUperpairofcylinders)ECU#1controlsopposingcylinders1&2…ECU#2controlsopposingcylinders3&4ECUcont’dControlchannelwillreceivethesensorinputsandmonitoranychangesControlchannelwillusetheseinputstopreciselytrimthefueltoairratiogoingintoeachcylinderTherefore,thecontrolchannelsalloweachcylindertobeindividuallyleanedorenrichedECUcont’dIfonecontrolchannelfailswithinanECUtheothercontrolchannelcanoperateit’sassignedcylinderaswellastheopposingcylinderasbackupcontrolforfuelinjectionandignitiontimingAllcriticalsensorsareredundantwithonesensorfromeachtypeconnectedtoacontrolchannelindifferentECUsSyntheticsoftwaredefaultvaluesarealsousedshouldbothsensorsofaredundantpairfail…therefore,FADECwillalwayshaveavaluetoworkoffofsoitcaninjectanaverageamountoffueltothecylinderHealthStatusAnnunciator(HSA)HSAcont’dConsistsof(5)lightsonpanelandWOTHSAprovidesinformationregardingthestatusoftheFADECsystemWehavethe2-lightsystemdisplayreferencedinthemanualplusadditionalindicatorsasseenontheHSAHSAwillnotgiveyouawarningorcautionlightforOILtemp/pressureorALTFAILHSAlightsFADECWARN:EngineFailuremaybeimminent,morethan(1)cylinderisaffected…landASAPFADECCAUTION:99.99%ofinstalledcomponentsareworking.Noimmediateactionisreq’d.MostcommonexampleisabadEGTsensor…allsensorsareredundantANYTIMEYOUGETAWARNINGORCAUTIONREFERTOVM1000…thisisawindowintowhatFADECseesHSAlightscont’dPPWRFAIL:PrimaryBatteryisnotbeingcharged,willbeaccompaniedbyEBATFAIL…youwillstartdrainingbothbatteriesandhaveatleast60minutestoland.YoursecondarybatterywillonlypowerFADEC,AI,andTurnCoordinatorEBATFAIL:BackupBatterynotbeingcharged,everythingcanrunfromPrimaryPowerSource/BatteryHSALightscont’dFUELPUMP:illuminateswhenFuelBoostPumpModeSwitchisinONorOFF.Ifthislightisilluminateditmeansthatyouaremanuallycontrollingthefuelpumporthatthefuelpressureisoutofthe20-40psirange.IlluminatesforelectricdrivenfuelpumpaswellasenginedrivenpumpWOT:belowHSApanel.IlluminateswhenThrottlePositionSwitch(TPS)iscontacted(fullthrottle),signalsenttoECUthatmaxpowerisreq’dwhichcausesFADECtosetfueltoairratioforBestPowerFADECIgnitionSystemConsistsofhighvoltageharnessandsparkplugs(2plugspercylinder)Employsawastesparkignitionsystem-plugsfireonceoncompressionandonceonexhaust...thiskeepsplugscleanECU#1firestopandbottomsparkplugsforcylinders1&2ECU#2firestopandbottomsparkplugsforcylinders3&4PowerSuppliesPrimaryPowerSource(PPS)-14v60ampalternatorand12v25AhLeadAcidtypebattery(locatedaftbaggagecompartment)SecondaryPowerSource(SPS)-12v7AhLeadAcidtypebatteryPPSandSPShaveseparatesetofbreakersandthepowersupplycircuitsareseparatedBatteryconditionmonitorwillilluminateHSAwithPPWRFAILorEBATFAILtoalertpilotofpossiblepowersupplylossPowerSuppliescont’dFADECoperatesoffofprimarypowersourcewithalternatorindefinitelyAlternatorfails-FADECwilluseprimarybatteryuntil12vthenwillcyclebetweenusingPPSandSPSeveryvolt(FADECalwayslookingforbestpowersource)untilbatteriesaredrainedFADECcanoperateonSPS(akabackuporemergencybattery)foratleast1hourSPSisonlytosupplypowertoFADEC(AIandTCwillalsowork)andcannotbeusedforstartingFADECSystemRedundancyPowerSupplies(PPSandSPS)Ifacontrolchannel(CC)hasafault,theotherCCwithinthesameECUiscapableofoperatingitsassignedcylinderaswellastheothercylinderexperiencingthefaultAllsensorsareredundantwithonesensorfromeachpairconnectedtochannelsindifferentECUs.Syntheticsoftwaredefaultsareusedincaseof