全權數位發動機控制系統
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全權數位發動機控制系統（英語：full authority digital engine control，簡稱FADEC）是一種控制飛機引擎各方面效能的組件，它是由數位電腦組成的一個系統，這些電腦被稱為電子引擎控制器（electronic engine controller，縮寫EEC）或引擎控制單元（縮寫ECU）。FADEC已被生產用於活塞引擎和噴射發動機。[1]
歷史
[編輯]任何引擎控制系統的目標都是使引擎在給定條件下最高效的運轉。在最初，引擎控制系統由與引擎物理連接的簡單機械連杆機構組成。機師或飛航工程師可以通過移動這些槓桿控制燃料流量、功率輸出等許多引擎參數。
引擎控制的機械手段——第二次世界大戰中德國的BMW 801發動機的機械/液壓引擎控制單元是一個值得注意的例子[2]，其推出了類比電子引擎控制。類比電子控制改變電子訊號以傳達期望的引擎設定。該系統較機械控制有明顯改善，但也有其缺點，包括常見的電子雜訊干擾和可靠性問題。1960年代，超音速協和號客機中採用和引入了全權類比控制作為奧林匹斯593引擎的一個組件。[3]
1968年，勞斯萊斯與Elliott Automation合作建立國家燃氣渦輪研究院，研製了一台數位式引擎控制系統，在一架勞斯萊斯奧林匹斯Mk 320上完成了數百小時的運轉。[4]
繼類比電子控制後，下一步就是數位式電子控制系統。1970年代末期，NASA與普惠公司試驗了首個實驗性FADEC，首次飛行在一架F-111上進行，它搭載了一台高度改裝的普惠TF30左引擎。此實驗使F100渦輪扇發動機和普惠PW2000成為首個裝有FADEC的軍民兩用引擎，並且之後的普惠PW4000是第一款商用「雙FADEC」引擎。首個服役的FADEC是由Dowty和Smiths Industries Controls為鷂II開發的勞斯萊斯飛馬引擎。[5]
於2010年代尾，由中國航空發動機集團研製的渦扇-20，成為中國首款採用全權數位發動機控制系統的渦輪扇葉發動機。
優勢
[編輯]- 更好的燃油效率
- 引擎自動保護，避免超範圍操作
- 多通道FADEC電腦可在發生故障時提供冗餘，從而更加安全
- 無需擔憂的引擎操控，保證推力的設定
- 通過對FADEC程式更新，可以使用一種引擎滿足廣泛的推力要求
- 提供半自動引擎啟動
- 引擎與飛機系統有更好的系統整合
- 可以提供引擎長期健康監測和診斷
- 減少機組人員需監視的參數數量
- 由於監測的參數數量很大，FADEC使得「容錯系統」成為可能（系統在某些存有故障的組態下，仍在要求的可靠性和安全限制內運轉）
- 減輕重量
劣勢
[編輯]- 全權數位式引擎控制裝置沒有手動介入設計，引擎的操作參數被完全交由電腦計算。
- 如果發生FADEC全面失效，則引擎失效。
- 在FADEC全面失效後，機師無法手動操控引擎的重新啟動、油門等功能。
- 餘裕FADEC可以緩解單點故障風險（假設故障是隨機硬體故障，而不是設計或製造錯誤的結果。否則相同的所有餘裕組件中可能出現相同的故障）。
- 與流體力學、類比或手動控制系統相比，系統複雜性高。
- 高度複雜的系統開發和檢查工作。
- 在危機事件（例如臨近撞地）中，非FADEC引擎可以輸出比額定推力大得多的推力，而FADEC引擎始終在其極限內運轉。
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Chapter 6: Aircraft Systems (PDF). Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge. Federal Aviation Administration: 6–19. 2008 [2013-12-18]. （原始內容 (PDF)存檔於2013-12-10）.
- ^ Gunston, Bill. World Encyclopedia of Aero Engines. Cambridge, UK: Patrick Stephens Ltd. 1989: 26. ISBN 1-85260-163-9.
- ^ Pratt, Roger W. Flight Control Systems: Practical Issues In Design and Implementation. Institute of Electrical Engineers. 2000: 12 [2017-11-21]. ISBN 0852967667. （原始內容存檔於2017-01-18）.
- ^ 存档副本. [2017-11-21]. （原始內容存檔於2017-11-07）.
- ^ Gunston (1990) Avionics: The story and technology of aviation electronics Patrick Stephens Ltd, Wellingborough UK. [頁碼請求], ISBN 1-85260-133-7.
- Safran Electronics Canada: FADEC and EEC. [2010-04-30]. （原始內容存檔於2013-01-15）.
- Hispano-Suiza: Digital Engine Control. [2007-03-09]. （原始內容存檔於2007-09-28）.
- Moren, Chuck. Interview with student. FADEC. 安柏瑞德航空大學, Daytona Beach. 2007-03-13.
- Title 14 CFR: Federal Aviation Regulations. FAA. 2007-03-10 [2017-11-21]. （原始內容存檔於2018-07-21）.
外部連結
[編輯]- Harrier flies with digitally controlled Pegasus（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 1982年《Flight International》雜誌的一篇文章（英文）
- Active-control engines（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 1988年《Flight International》的一篇文章（英文）