Общие сведения об устройстве всережимной цифровой системы управления двигателей (fadec)

Надежная и экономически эффективная эксплуатация современного ГТД зависит как от качества проектирования и изготовления его механической части, так и от качества и характеристик используемого в двигателе электронного оборудования, а точнее, его всережимной цифровой системы управления двигателем (FADEC). Система FADEC представляет собой “мозг” двигателя, управляющей подачей топливно-воздушной смеси строго определенного состав в камеру сгорания одновременно с обеспечением критически важной для безопасности полетов устойчивой работы двигателя на всех эксплуатационных режимах.

В единой системе FADEC могут быть выделены две главные структурные единицы (системы более низкого уровня). Первая из них, называется эксплуатационной подсистемой (Operating System), обеспечивает работу всей системы FADEC в режиме реального времени. Она включает в себя все механические и электронные устройства с их собственными компьютерными программами, необходимыми для функционирования указанных устройств в их взаимодействия с другой структурной единицей FADEC. Другая структурная единица может быть названа управляющей подсистемой (Application System). Она представляет собой программное обеспечение, которое поставляет всей системе FADEC управляющие алгоритмы, а также выполняет функции выявления отказов и контроля правильности работы всей системы. Управляющая подсистема устанавливает для конкретного двигателя баланс между его топливной эффективностью, максимальной тягой уровнем шума. Путем изменения алгоритмов в этой структурной единице, управляющей всей системой FADEC, можно добиться того, что два совершенно одинаковых двигателя будут иметь различные эксплуатационные характеристики. Такой подход используется компаниями-изготовителями двигателей для настройки их характеристик в соответствии с запросами компаний, эксплуатирующих авиационную технику. Поскольку система FADEC представляет собой очень сложное компьютерное устройство, крупные компании, производящие современные авиадвигатели, покупают полные комплекты систем FADEC или, по крайней мере, их эксплуатационные подсистемы у специализированных компаний. Последние полностью концентрируют свою деятельность на исследованиях и производстве систем автоматического регулирования и управления для ГТД.

В 1990-е годы использование систем FADEC стало нормой в авиационном двигателестроении. Одним из факторов, способствовавших этому, послужила возможность надежного предохранения от повреждений критически важных электронных узлов, работающих в тяжелых температурных и механических условиях непосредственно на двигателях. Такая возможность была достигнута благодаря так называемой централизованной архитектуре (Centralized Architecture) системы FADEC, в которой каждый датчик и каждое исполнительное устройство напрямую связаны с головным блоком системы.

При централизованной архитектуре каждая из функций системы FADEC осуществляется через ее входные и выходные линии, соединенные главным процессором. В условиях увеличения количества управляемых параметров вновь создаваемых авиадвигателей эта архитектура системы может приводить к информационной перегрузке процессора и увеличению размеров и веса всей системы. В настоящее время проводятся интенсивные исследования с целью замены широкораспространенной централизованной архитектуры системы FADEC на более эффективную архитектуру распределения управления системы FADEC. Архитектура распределенного управления системы FADEC позволяет избежать указанных выше недостатков централизованной архитектуры, так как функции всей системы осуществляются ее периферийными устройствами, которые взаимодействуют между собой по единому стандарту.