cattle 学航模之发动机控制器

戏说发动机控制器

（一）  控制器篇

好马还得配好鞍嘛！所以马有了，还得有个人来赶。发动机，这个飞机的心脏，它的鞍对应的就是发动机控制器。

发动机控制器的发展可谓是一波三折，仿似唐僧取经一般，漫长，漫长啊！

发动机型号再多，他们也都是“吃”空气，“喝”油的。对应的发动机控制器再千变万化，不管是机械电气的还是如今的全权限控制器（FADEC），无非就是控制方式的变化，本质上还是控制、处理发动机等那些信号，而对燃油的控制就是重中之重了。

控制器，咱就简单的说吧，就是对各种输入数据以及反馈的数据进行处理、计算，加上相应的控制方法得到指定的数据，再输出给发动机或相应设备。发动机可真是个难伺候的主，为了防止它“吃”多了或“吃”少了，要让它按规律“吃”（按一定的规律吃饭还是很靠谱的，养生啊），哪个地方故障了还得做个决断。小毛病、小“感冒”还是可能有的，但不能因为这就休息不干活了吧，所以还得有故障重构或余度控制（有个孪生兄弟帮忙，关键时刻还是不错的）。

就像你吃饭一样，饿的时候吃的就多，看到了好吃的可能还要多抢几口，吃的差不多了呢，就会吃的少了一些。所以发动机也是一样的，在不同的状态下，对应有不同的供油规律，调节规律。本质调节规律就是根据喘振裕度和油气比了。还有，不管是天寒地冻了还是高温酷暑了，你的食量肯定也是不一样的。发动机也是一样，外界环境对发动机也是有很大影响的。什么高度啊，大气压啊，大气温度啊，马赫数啊等等，有了他们几个参数就可以推导、重构或修正出发动机的进口温度，进口气压等等。空气进入发动机内部后，无非还是这么几个参数：温度和压强，前面也讲到了那个气体三大定律，这个公式贯穿了整个发动机控制始末。根据这个公式，每个部件或结构都有自己的极限和稳定余度了。什么可调静子叶片呀，放气活门啊，都是在前面做调节，主要防止喘振的。接下来是燃烧室，对燃烧室就是供油、供氧了，按照油气比供油调节就好了。经过燃烧室后是涡轮，涡轮后是加力燃烧室，一直到后面的喉道、喷口。可调喷口，可以调节出口喷气速度之类的。这里有个涡轮落压比：高压压气机出口总压与低压涡轮出口总压之比。气压太大不能撑爆了，人也要少生气啊，不好的，不好的。放放屁，泄卸压。

好了，发动机控制器就采集上述的一些值了。当然了采集这件事也是个麻烦的事，模拟世界啊！在这个空间中真是存在了太多的杂乱无章的信号，相对于我们关心的信号呢，它就谓之为干扰，所以控制器还要做滤波这件伟大的事情，之后对稳定的信号进行处理，该补偿的补偿，该增的增，该减的减，根据不同的信号类型和性质处理就是了。

综述：发动机控制系统基本功能，都是一致的，主要采集处理的信号就那么几个，不管什么控制器都不会少。比如：油门杆，大气数据，发动机各部分温度和气压以及叶片角度，供油量，转速，余度控制和故障重构，和几个重要的开关量等等，不同的就是控制平台、控制方式、通讯协议等。但从理解需求控制功能知识点上是影响不大的。本质控制方法掌握了，就是改改数据，组合规律等，挠痒痒的事了。

控制器每次升级什么的，无非就是改改数据了，多了几个开关量了，多了个重构算法了，通讯协议变了，硬件及本质控制上的改动很少出现。研发控制器也是如此，就是换换CPU了，改改通讯方式了，改变采集数据通道数了，换换控制方法了，或做个扩展，提高点性能，仅此而已。

所以，不管是发动机也好，还是它的控制器也好，只要掌握了本质，那就是举一反三的事了。如果不理解本质，那可就有你受的了。发动机种类这么多，控制器种类这么多，想想，如果研发的不理解发动机的本质或控制器的本质，研发起来简直是耗时费力的大工程。费了吃奶的劲，即使做出来，还不一定靠谱。说了这么多，无非就是要让大家理解事物的本质，要由模块化的思想和总体思想。理解了本质，搭好了根基之后，理解了一个，再看同类产品，那都是相互继承，形而上学，逐步提高，逐步改进的。

作者：Cattle

2012年3月