航空发动机控制的现状与未来展望

摘要：　航空发动机控制技术对于航空发动机功能的有效发挥有着十分关键的作用，航空发动机自身性能的高低直接影响着飞机的整体性能，因此，必须要加强对航空发动机控制技术的研究，明确航空发动机控制系统的客观要求以及航空发动机控制发展的相关趋势，从而可以为未来航空发动机的发展提供有效参考。

　　关键词：　航空发动机; 控制; 发展趋势;

　　0 、引言

　　随着科学技术的日益发展和控制技术的持续进步。对航空发动机的控制技术的要求越来越高，飞机行业要想获得持续稳定的发展，要求航空发动机具备高性能和良好的续航能力，要求先进飞机航空发动机能够保持良好的灵活性、较长的使用寿命、较低的燃油消耗以及高的推重比，这也会增加航空发动机控制和调节的压力。发动机可调部件的控制必须要按照一定的原则和飞机航空发动机的工作要求来开展，才能够提高发动机的性能，实现发动机的有效保护，因此，需要加强对航空发动机控制系统发展趋势以及发展技术的探究。

　　1、当前航空发动机控制的现状

　　1.1、自动化程度不足

　　从当前航空发动机发展的现实情况来看，虽然已经普遍普及了数字化控制设备以及数字化控制技术，但是自动化和智能化的程度仍然不足。数控技术的实现往往与数控机床紧密联系到一起，我国当前发动机零部件的七成以上都已经实现了数控机床进行加工，但是还有相当一部分的普通设备主要考虑的是加工能力、加工类型以及设备利用率等相关问题，并没有结合数控技术进行加工。随着技术的不断发展和计算机技术的持续进步，数控设备必然会替代原有的普通设备，提高零件的加工能力和加工质量。我国当前数控设备自动化的控制程度与欧美先进制造企业相比仍然存在较大的差距，对人力的需求量较高。数控加工的过程往往还需要涉及人员的操作，比如在数控加工过程中零件装夹、换刀以及零件加工的过程中，需要大量人力的参与。一些国外知名的发动机公司已经实现了零部件加工过程高度的自动化和智能化，基本可以实现全生产线无人干预[1]。

　　1.2、缺乏成熟度较高的关键技术

　　航空发动机数控技术包含各种各样的加工方式，既包括传统的机械加工方式，又包括电化学加工方式、电火花加工方式以及激光加工方式等现代化的加工方式，数控技术的发展使得航空发动机的加工和控制技术获得了持续的提升，发动机零部件的制造到装配的生命全周期都离不开数控技术的应用，但是我国发动机行业在一些高新技术的掌握方面仍然存在一定的问题，关键技术的成熟度不足，难以有效应用于发动机的制作以及控制过程中。还有很多技术在拓展应用的过程中存在很多的故障，例如动态综合补偿技术、高速钢筋运动控制技术、智能化技术等[2]。

　　1.3、自适应循环发动机控制技术

　　社会经济的不断发展和人们生活水平的持续上升使得人们对于交通出行的要求越来越高，飞机的设计更加趋向于具有经济可承受性的远程、多用途以及全天候的特征，这也给发动机的功能和设计提出了更高的要求。不仅需要发动机具备更高的推重比，而且需要发动机保持亚音速巡航所需要的巡航效率以及低的油耗。为了有效解决航空飞机所需要具备的大推力、低油耗以及隐身性能的难题，自适应循环发动机广泛应用于航空飞机系统当中，通过改变发动机的一些零件的几何形状位置以及尺寸改变自身的热力循环系统，显着降低多种任务模式下的综合油耗，提高气流利用率并减小溢流阻力，从而可以有效改变发动机发热状态，提高发动机的飞行性能，大幅增加发动机的续航范围和续航时间，提高发动机的灵活性[3]。

　　2、航空发动机控制发展趋势

　　2.1 、高速切削技术

　　最近几年来航空发动机型号越来越多，使得发动机的性能获得了持续的提升，相应的航空发动机各种零部件的精密度设计越来越复杂。随着科学技术的不断发展和信息时代的全面到来，各种各样的新技术、新材料和新科技逐渐应用于发动机的设计过程中，这也对发动机的控制技术提出了较高的要求。未来数控加工技术必须要能够结合航空发动机制造技术的客观要求优化和升级，实现航空发动机制造技术的稳定进步，实现良好的加工效率以及较高的表面质量。与常规切削技术相比，高速切削技术能够减少加工时间，提高切削速度和材料的去除率，减少切削所应用的剪切力，从而能够有效避免零件由于温度上升而造成的热变形和热膨胀问题。广泛应用于复杂薄壁零件和细长零件的加工和设计过程中。高速切削技术的有效实现需要依赖于高速切削机床，一般情况下主轴转速超过一万两千转每分的机床称之为高速机床。目前高速切削技术的应用范围仍然比较狭窄，主要是由于高速切削技术对设备以及零件的要求较高造成的，在未来航空发动机控制发展的过程中，高速切削技术的有效应用可以降低加工成本，提高加工质量和加工效率。高速切削广泛用于微小零件和薄壁件的加工过程中，能够尽可能的减少后续所需要的抛光以及打磨等修整环节，直接获得较高的表面质量，缩短零件的加工时间[4]。

　　2.2 、先进的部件技术

　　当前发动机控制系统的重量占发动机整体重量的20%左右，要想有效提高发动机的推重比，减少发动机的重量，必须要加强对发动机控制系统重量的控制，控制系统重量的主要来源为变速箱油泵、计量部件、电连接器、电器配件以及外罩等。各种各样新材料的不断研发使得控制系统的减重成为了可能，可以通过使用强度较高、重量较轻的复合材料部件，减轻原有发动机金属材料的重量。金属导线改为使用光纤电缆来代替，应用电自动契合电动泵减少传动件以及金属导管的重量。油泵重量减轻的主要途径是通过使用复合材料来实现。可以使用的复合材料，包括强度较高、耐高温的环氧树酯以及具有良好抗老化性、耐火耐高温的聚酰亚胺，耐高温的热塑性材料、聚醚酮等。

　　2.3、发动机智能控制系统

　　航空发动机自适应控制系统有着良好的发展前景，能够有效提升航空发动机的推力，减少航空发动机的耗油率。由于发动机和飞机都采取了数字电子控制技术，这也使得推进和飞行控制一体化成为了可能，可以通过研究出一种综合系统控制的方法，实现飞机最佳性能的控制与设计。发动机智能控制系统的研究将原有的控制系统的功能拓展为智能的系统，极大地提升了飞机和推进系统的性能，显着提高了发动机用的可维护性和可靠性。

　　其次，智能化技术也能够加快航空发动机技术的进步，自适应循环发动机具有多调节变量以及多控制模式的特征，需要新的燃油泵系统、新型执行机构、新型传感器、先进电子硬件等相关控制技术来实现。人工智能技术的发展和应用使得自适应循环发动机控制系统的研制将会进一步朝向智能化和人工系统网络化的方向发展，融合传统的控制系统设计技术，真正展现自适应循环发动机的优异性能以及自适应特征，为航空发动机的持续安全运行提供良好的条件。

　　3、结束语

　　综上所述，航空发动机控制技术的发展以及优化对于航空发动机行业的可持续进步具有至关重要的作用。因此，必须要加强对航空发动机控制技术的重视，明确当前和发动机控制技术存在的问题和不足，并采取针对性的措施进行解决，了解航空发动机控制的发展趋势，促进航空发动机行业的持续稳定发展。

　　参考文献

　　[1]唐树群.数控技术的进展及我国数控技术发展现状[J].科技视界，2018(2):214.

　　[2]李琳，陈宏鑫.数控技术研究现状及发展趋势[J].科技创业月刊，2018(9):85.

　　[3] 李可.我国数控技术的现状及发展趋势[J].中小企业管理与科技，2018(12):251.

　　[4] 韩淑敏.特种加工的几种方法介绍[J].煤矿机械，2019(6):116.