對我國航空機電系統相關控制技術的探討

高俊嶺

(中國兵器工業集團第二一二研究所，陜西 西安 710000)

1．前言

航空機電系統作為飛機的“肌體”，是提升軍用飛機整體作戰性能和安全所必須的關鍵功能系統，它的落后會影響新一代戰機發展，進而影響航空工業的整體發展水平。隨著科技的發展，國家逐漸加大對航空的支持力度，航空機電技術的也取得了長足的進步。但是整體來房地產航空機電系統始終是個大的個盲區，目前的狀態是企業分散、規模小、能力弱，沒有核心競爭力，無法與國際先進水平同臺競技，所以做好“航空機電系統發展專項”，對提升我國航空工業發展水平具有非常重要的作用。本論文分析航空機電系統綜合技術發展的歷程，并探討今后的發展道路非常有必要。

2．機電系統綜合技術發展歷程

目前，美國對于航空機電系統綜合技術的研究最為前列和前衛，研究開始于20世紀80年代，美國制定了一個系統的機電綜合研究方案，這個方案體現出了機電系統綜合技術研究的連續性和繼承性。

2．1 公共設備管理系統 (UMS)計劃

一般而言，以往的機電都是使用專用控制器，而且數量很多，這種普遍的效果造成了機電的可靠性不佳，信息沒有辦法大量的共享。因此，從20世紀80年代開始，英國驗證機計劃(EAP)研發出了公共設備管理系統 (我國稱之為機電綜合管理系統)，這種公共設備管理系統包括了4個處理器機，這一研發打破了機電系統一直以來依賴于大量的專用控制器和電源轉換模塊的情況，讓機電系統更加容易得到控制，系統的布局也更加科學，信息共享的空間也更加廣闊。

2．2 “熱油箱”燃油熱管理系統計劃

飛機中的電子設備不斷增加，需要解決的問題也越來越多，采用傳統的沖壓空氣當做熱沉已經沒有適應當時的飛機飛行的需要，所以，飛機的熱管理必須得到提升，飛機的發動機引氣也必須要提高效率。20世紀80年代，美國空軍開展了名為“熱油箱”燃油熱管理系統計劃。在這個計劃中，第一次使用了JP8+100耐高溫燃油來當做熱沉進行蓄熱活動，這一做法的效果是值得肯定的，它大大降低了環控系統在引氣方面的需要，還有效的提升了熱管理的效果。

2．3 多電飛機 (MEA)計劃

一直以來，飛機的飛行可靠性都不高，于是提出了全電飛機的概念，但是，要想快速實現全電飛機，令飛機上的機電都可以采用二次電源進行供電，這幾乎是不可能的事情，所以，美國在20世紀70年代提出了多電飛機的計劃，用于暫時的取代全電飛機計劃。多電飛機計劃主要內容是要求飛機上的機電設備和操作的能源均采用二次電能，不論是啟動發電，還是電力剎車，都進行了進一步探索。多電飛機的優點是減輕了重量，操作更加簡便，易于維修，成本很低。

2．4 子系統綜合技術演示驗證 (J/IST)計劃

多電飛機方案提出的時候，沒有考慮到大系統、多系統懂得綜合問題，也沒有想到飛機的隱身和激動限制也會導致熱管理效率限制。為了進一步的探索這個深刻的問題，1995年，美國空軍開始實施子系統綜合技術演示驗證計劃，這個計劃主要是進行幾十個演示實驗和驗證，目的是為了進一步分析多電飛機的熱管理限制情況。

2．5 綜合飛行器能量技術 (INVENT)計劃和能量優化飛機 (EOA)計劃

美國空軍于2008年提現了“能量優化飛機”計劃。在這個計劃中，綜合飛行器能量技術是其中一個最為關鍵的計劃。這個計劃主要研究都集中在F－35飛機中，盡量提高飛機的熱管理效率，同時，大大縮減地面維護時間。該計劃的中心問題主要是解決飛機的熱管理問題，從而探索一個“綜合飛行器能量技術建模需求與實現計劃”框架。

3．機電系統綜合技術發展重點

3．1 基于模型的機電綜合系統頂層設計與仿真技術

基于模型的機電綜合系統頂層設計與仿真技術的核心是模型設計方式，運用動態數學的模式來代替靜態的數據表格，這種模式可以非常準確的各個機電系統之間的相互作用和運行情況。該技術一方面可以解決飛機的自適應動力與熱管理系統、燃油熱管理系統與飛行器系統、發動機構成熱模型仿真回路等問題，另一方面可以解決能源問題。

3．2 機電綜合管理技術

機電綜合管理系統主要運行的方式是同時享用機電系統的硬件設備性能，進而有效的進行信息共享，在這個過程中，又能夠和飛控系統、推進控制系統、航空電子系統等系統進行融合，使得信息的融合更加的密切，這就為機電系統的控制和管理工作提供了必要的基礎，使得系統更加易于控制和監控。飛行員操作這種系統將更加的簡單易信。機電綜合管理技術的主要核心理念是進行綜合性控制，通過綜合性控制飛機，讓機電系統的各個部分進行融合，衍生出新的控制系統，包括閉式環控系統、主動重心控制系統等等。

4．結束語

綜上所述，航空機電系統綜合技術在不斷的發展過程中得到完善，今后還需要進一步的對航空機電系統綜合技術進行分析，進而探討其中的關鍵性技術，提高航空機電系統的綜合技術水平。

［1］．航空機電系統綜合航空科技重點實驗室［J］．航空科學技術，2013．

［2］王君，呂寶軍，陶逢．對航空機電綜合化控制結構及相關技術探討 ［J］．電子制作，2013，．

［3］王浚，劉永績，董素君．綜合機載機電及環控系統新技術［J］．北京航空航天大學學報，2003．

［4］沙南生，王占林．航空機電綜合化控制結構和相關技術［J］．國際航空，2000．