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本帖最后由 搬运工 于 2015-5-26 13:24 编辑
首先给大家简单介绍一下航空发动机控制器这个东西。
航空发动机控制器是做什么用的呢？有人将其比作发动机的大脑。它感受飞行器的环境温度、环境压力、飞行高度、飞行速度、发动机各级转子的转速、发动机内部各重要部位的温度和压力、压气机各级转子叶片的角度，尾喷口的大小和方向，再根据飞行员的操作意图，是巡航飞行、加速还是减速、是否需要做机动，然后根据这些信息控制供给发动机所需要的燃油、调节叶片角度、调节尾喷口面积、调节尾喷口的角度。这是一个多输入多输出的系统，各输入和输出之间很多都是曲线关系，还包含了很多逻辑关系，所以控制器基本上就是一台计算机。学过自控的同学大致可以了解这有多难。
控制器有多复杂？你可以这么想象，有2000多种齿轮、齿条、杠杆、凸轮、活门、喷嘴挡板，把这些都放在一个电饭锅里是个什么情景。
控制器有多精密？举个例子，控制器里有种东西叫活门，有点像平常我们见到的液压缸，但密封方式不一样。液压缸里为了保证活塞两边的油不连通，液压缸活塞上装有橡胶皮碗，橡胶皮碗的直径比活塞腔略大，橡胶有弹性，所以橡胶皮碗装在活塞腔里时 ，皮碗就被压紧在活塞腔壁上，皮碗和活塞壁之间是没有缝的，所以活塞两边的油就被密封了。而控制器的活门由于工作需要，不能用弹性密封材料，而且活塞要能自由移动和旋转，所以活塞和活塞腔之间是有缝的，但这个缝非常非常小，小到连油都过不去，活塞两边的油就被密封了。这个要求对缝隙的尺寸非常严格的控制，只要有个纤维或有点灰尘，活塞就被卡死了，所以装配厂房都是无尘的，装配工人的穿着和手术室的医生一样。平常你见到的机械零件掉地上捡起来接着用，活门这个东西掉地上就报废了。
控制器的使用环境是什么样的？控制器是安装在发动机旁边的，工作环境是高温高振动。温度极端条件是在冬季的东北，发动机没启动时是零下40度，启动后是零上150度。10g加速度的振动是正常工作条件。
控制器的难点在哪？前面说过了，控制器的功能之一是控制给发动机的供油，这个功能有点像汽车的缸内直喷，汽车停止供油了顶多歇在路上，航空发动机停止供油了飞机就掉下来了。控制器几千个零部件有一个出现问题，都可能是灾难性的。保证不出问题有多难？你见过开了十年不出问题的车吗？控制器可是要保证每一台十年内都不能出问题。
前面说的都是机械液压控制器，电子控制器的情况是什么样的？电子控制器优势是很明显的，可以实现更复杂的控制，结构也更简单，重量更轻，是未来控制器发展的方向。但电子控制器缺点也很致命，在恶劣环境下电子产品 非常容易失效，而且电子产品的失效没有任何先兆，难以预防。另外，电子传感器的信号都很微弱，容易受到干扰，电子传感器失效也是个问题。航空发动机的控制器是绝对不能失效的，这是电子控制器主要需要解决的问题。
为什么发动机的技术进步速度那么慢呢？
我想从技术和制度两个方面说明一下。
先说说技术方面的原因。我们国家的航空工业原先都是苏联援建，所以并不是从零开始的，很多东西都有原型。这样做起步比较容易，所以很快我们就有了自己的航空产品。但问题也就出在这里了，基础的数据都没有，只知道是什么样子的，不知道为什么是这个样子的。控制器像个多输入多输出的计算机，那么我设计控制器的时候当输入是某个具体情况时，我总得知道控制器的输出具体是多少吧，抱歉，没有这个数据，谁也提供不了。那怎么办呢？就是靠试验，大量的试验，发动机试验，积累数据。欠的债都得补回来，先天不足就是靠后天补。但这可是发动机试验，反复一次周期都很长，而且要反复很多次，这些反复验证所需要的时间是非常长的。
再说说制度方面的原因。控制器是要保证十年内不能出问题的，那么究竟是怎么保证的？按照质量保证体系要求，也是试，大大小小的试验，所有在用户那里可能出现的情况都要模拟来进行试验测试，不同环境下的试验都要做，GJB150《环境试验方法》规定的内容都要过。
（《环境试验方法》的内容网上都有，不过还是给大家搬过来吧，省的大家去查了，这些试验包括：高温、低温、温度冲击、温度-高度、太阳辐射、淋雨、湿热、霉菌、盐雾、砂尘、爆炸性大气、浸渍、加速度、振动、噪声、冲击、温度-湿度-高度、飞机炮振）。
拿低温试验来说吧，小东西还可能用环境试验器来模拟，发动机的整机试验就不行了。你想想，飞机发动机喷出去的气的反作用力能把飞机推上天，这得要多少空气，把这么多空气瞬间降低到零下40度难度是非常大的。所以进行发动机低温试验比较简单的方法是在气温是零下40的地方做，但即使是中国最冷的地方一年也就那么几天能达到这个温度，一旦试验出现问题下一次试验就是一年以后了。
除了环境试验以外还要进行寿命试验，就是产品保证多长时间我就实际做多长时间的试验，可以想象一比一的寿命试验得做所需要的时间是非常长的。有加速等效寿命的试验方法，但我们没有基础数据对吧，你凭什么说你做1个小时的试验可以相当于实际上2个小时或3个小时试验呢，所以目前很多试验只能硬来，积累数据？即使用加速等效寿命试验的方法也依然需要很长的时间。各试验小部件先做，然后是整机，然后是发动机，最后装在飞机上试飞，当通过了所有试验考核以后产品的整个设计和工艺就被固化下来了，依靠质量保证体系保证以后生产的产品质量全都可控。
全部这些试验做完，花的钱不说了时间消耗的那可是杠杠的。这时候你发现通过新技术的应用有一个小部件你可以改进一下，嗯，改得不错，但谁能保证这个改进后的部件能否保证不出问题呢？你不能拍着胸脯说我保证，抱歉你没有这个资格做这样的保证，一切都要靠试验说话。会为了你这个小小的改进把整个试验过程再走一遍吗？不会，动静太大了，人力物力的消耗都是相当巨大的。你的小改进只能等重大的改进改型的时候，随着重大改型一起进行试验。由于有质量控制的要求，所有的技术改进都要让步于质量控制，毕竟这东西出问题是机毁人亡的结果，谁也不可能逾越雷池半步。
所以发动机的技术进步不是渐进的，而是阶段性的，你会发现发动机一段时间技术根本没什么进步，然后突然就上一个台阶。你能看到的例子就是歼十相比歼八的进步。
综上所述，单就因为技术和制度这两方面原因，你看到的发动机的技术进步就难以持续地飞速发展。（转）
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发表于 2015-5-26 13:21:43
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