航空机电系统综合技术发展

航空机电系统综合技术发展

陈燕洪

北京飞机维修工程有限公司西南航线中心四川省成都市双流区610200

摘要：航空科学技术是保障国家安全、推动我国经济发展的动力之一，自2008年以来，民用航空业得到了显著推动与发展，国内的客运流量也明显上升，到目前为止，该领域的客机容量也在不断增加，其中也出现了诸多新见解、新成果、新方法与新技术，与国际先进国家的行业水平相比，我国也正在迎头赶上，而且由于国家发展战略的重视，其前景无比广阔。

关键词：航空机电系统；综合技术；发展

引言

航空机电综合化控制结构与机电、电子、信息、电脑技术相关，有第一代航空电子系统，接着又在其分立式航空电子控制结构基础上，完成了信息交互，实现了联合式结构的创设，进一步向着数字化方向发展，随着该行业逐渐完成了跨领域的连接与应用，军用飞机的命中率、安全系数全面提升；紧接着第三代、第四代发展速度快，也真正达到了集信息技术、通讯、显示、无线连接等功能的综合应用，以现在的军用、民用飞机来看，性能非常好，据相关数据报道其软件编程中已经可以应用7000亿个编码。

1机电系统综合技术应用现状

1.1军用飞机机电系统综合化技术

F-22战斗机中应用的燃油热管理系统通过环控系统的液冷热交换器、液压系统热交换器和润滑系统热交换器等，利用燃油作为整机热载荷的热沉，从而实现对机电系统的燃油热管理，减小了系统重量，提高了整个飞机性能。F-22以综合飞机子系统控制器（IVSC）为顶层、公共设备控制处理器（UCP）为底层，共同构成了机电综合管理系统的两级结构。IVSC根据飞机总的输入状态，通过UCP向各机电系统发出命令和信息，各机电系统响应IVSC的命令和信息执行动作，但与IVSC无直接的通讯联系；UCP实现对各机电系统的基本控制功能。

F-35战斗机是第一个采用多电技术的战斗机，具有综合化、多电化特征的系统包括分布式供电系统、动力与热管理系统（核心为组合动力包T/EMM）、风扇函道散热器、内置起动发电机、电液作动器（EHA）、电储能器等，其中组合动力包、电液作动器、风扇函道散热器等都是首次应用。动力与热管理系统实现了辅助动力系统、应急动力系统、环境控制系统、燃油系统、电源系统等飞机机电功能子系统的综合化，组合动力包将辅助动力/应急动力装置的压气机、涡轮、环境控制系统的涡轮和开关磁阻启动/发电机综合在一个轴上，由磁轴承支撑，转子转速为61，000r/min，从而减轻了重量，缩小了体积，提高了可靠性，这种动力热管理系统对涡轮机械系统和电力管理系统作了集成。取消了用于提供维修电源和冷却的地面保障车辆，能够在整个飞行包线内为主发动机提供起动电源，为飞机提供冷却，并在主系统发生故障时提供应急电源。

1.2民用飞机航空机电系统综合化技术

A380飞机是第一个采用多电技术的客机，总发电功率是910kVA，采用液压作动器、电液作动器和电备份液压作动器（EBHA）的组合方案，使飞机的设计更为简单，地面保障设备减少，飞机性能大为提高。A380还是第一个采用固态功率控制（SSPC）的辅助配电系统和集成安全监视系统的民用飞机。此外，A380还采用由希斯帕诺苏泽公司和霍尼韦尔公司合作制的以电为动力的推理反向作动器系统（ETRAS）。A380是基于飞机总线网络架构下的机电系统综合，但是其综合方式特点主要还是以系统功能为原则，各个机电系统相对独立，采用二余度的AFDX开关网络互联作为传输的中枢。

波音787采用具有开创性的多电技术使飞机结构发生了根本性变化，它们包括：首次启用了电刹车系统，将环控系统由传统的发动机引气系统驱动改为电驱动，取消了发动机气压起动系统等功能子系统。波音787堪称商用大型喷气式飞机中的第一种近乎的“全电飞机”，其机电综合管理系统具有较高的信息融合量，采用开放式结构的中央计算机而不是传统的数十个独立的总线，控制整个飞机的航空电子和通用系统；服务于公共核心资源解算系统（CCS），并通过CCS可与任务管理、座舱、飞控/推进系统等飞机其它系统进行数据通信，达到更高层次的全机资源共享。

2机电系统综合技术发展重点

2.1系统软件技术

在信息技术的应用方面，以相关软件最为关键，尤其是这些软件与相关设备的连接在很大程度上发挥了重要作用，创新领域也非常广阔，发展速度也最快，因此，从第一代到第四代的航空机电综合化控制系统的发展借此大大提升了飞跃速度，优化升级也是从半智能向着全面智能自动一体化方向推进；匹配软件的设计复杂、技术要求高、软件开发工作难度非常大，各国在其发展中专设了相关机构，并且进行了各专业机构的联合研究，与这些发达国家的商业往来也极大地推动了国内的研究，另外，新型软件的价格高昂，无论是从开发或购买角度来看，各国都设置了相应的技术壁垒，所以，在这方面我国还应该尽可能地进行一些技术创新，提升软件开发水平，做到技术性的突破，以此带动整个航空事业向着世界级水平进军。

2.2总线技术

在航空机电综合系统方面，通过总线技术完成相关信息传递，由于其中牵扯到一些国家机密与技术保密工作，所以需要做到电缆传递效率与安全防护，总线技术革新的成功在任何时候都与传递效率相关，也总是随着每一次技术突破而进一步达到更高效率提升；伴随网络发展，光纤技术得到了普遍应用，价格相对降低，传递效率较高，当前已在航空综合控制系统得到了广泛应用；在研究方面，以多路复用技术传输最多，深入性强，从我国颁布的相关科学标准规范来看，我国的研究已经全面实现了数字式数据总线、高速数据总线、单项数据总线的多项总线应用。

2.3显示技术

在现代化的航空综合化控制系统中，虽然信息量更大、飞行难度更高，但是，由于显示技术的应用，可以通过对数据的处理转化成对应的图像，为飞行员提供更为直观的判断依据，平视显示器、多功能显示器在控制方面与显示方面都成功实现了有效结合。这种集数据、信息、图像、显示于一体的控制技术完成了直观、可视、智能化操作，对飞行的各种情况有了更为明确的讲解，易于提高飞行安全。

2.4传感器技术

传感器属于航空飞机设备之一，以射频传感器技术为主，其中的关键技术在于接口方面，如果做好，可以提高综合控制系统的有效融合，从我国当前在这方面的发展来看，综合传感器系统最为权威，因为它将60种射频进行了功能性的体系化综合应用。

2.5故障预测与健康管理技术

从当前航空业的发展来看，故障预测、健康管理技术非常关键，通过它能够让航空产品的故障预测、检测、隔离等得到及时处理，然后根据发现的问题部分展开准确、快速的维修活动；这一预测、诊断与管理系统可以节省费用、防止事故发生；近年来，由于航空继电器故障适应性诊断系统的开发研究与普遍应用，有效地提升了飞机的安全可靠性，也有效地促进了航空机电综合化控制结构技术的发展；其中以适应性模式匹配解决了放多系统结构问题。

结束语

航空机电系统综合航空科技重点实验室建设目标为：跟踪国际上航空机电系统先进技术；探索机电系统新技术、新概念、新原理；搭建机电系统综合研究平台，引领机电系统综合化技术发展，推进成果转化。

参考文献

［1］姚拱元，吴建民，陈若玉.航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势［J］.航空电子技术，2013（1）：56-58.

［2］金德琨，李清，张正国.加强航空电子总体迎接二十一世纪挑战［J］.航空电子技术，2014（3）：44-45.

［3］车颖秋.航空电子传感器的综合化［J］.电讯技术，2014（13）：89-90.［4］承德保，陆志东，岳亚洲.机载惯性或天文组合导航技术综述［J］.航空制造技术，2013（4）：74-75.

［5］师成梅，张生贵.大型客机外部噪声预计软件系统及其应用［J］.振动工程学报，2014（9）：11-12.