中航工业首席专家技术丛书：航空发动机全权限数字电子控制系统 [Full Authority Digital Electronic Control System for Aero-Engine] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姚华 著

图书标签:

• 航空发动机
• 数字电子控制
• FADEC
• 控制系统
• 航空工程
• 中航工业
• 技术丛书
• 发动机控制
• 航空动力
• 电子技术

出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787516503683

版次：1

商品编码：11533253

包装：精装

丛书名： 中航工业首席专家技术丛书

外文名称：Full Authority Digital Electronic Control System for Aero-Engine

开本：16开

出版时间：2014-06-01

用纸：胶版

内容简介

　　《中航工业首席专家技术丛书：航空发动机全权限数字电子控制系统》系统性地阐述了航空发动机全权限数字电子控制（FADEC）系统的设计和验证方法，包括FADEC系统的技术发展，发动机建模方法，发动机对控制系统的技术要求，FADEC系统的总体方案设计、控制律设计、故障诊断与容错设计和试验验证方法等内容。
　　《中航工业首席专家技术丛书：航空发动机全权限数字电子控制系统》适用于航空发动机控制系统设计人员使用，也可作为航空发动机及其控制领域广大科研、设计、教学人员，以及高校学生的参考书。

作者简介

　　姚华，男，1961年出生，研究员，现任西安航空动力控制科技有限公司副总经理、总设计师，中航工业“发动机系统技术”首席技术专家。
　　参加工作以来，一直从事航空发动机控制系统的研究工作，1999-2013年担任中航工业航空动力控制系统研究所总设计师，先后主持了多项航空发动机全权限数字电子控制系统的型号研制及预先研究项目，主持完成了我国第一个航空发动机全权限数字电子控制系统的研究和试飞演示验证，以及我国第一型航空发动机全权限数字电子控制系统的型号研制和设计定型，突破了国外对该项技术的封锁，实现了航空发动机控制系统从液压机械技术向全权限数字电子控制技术的跨越式发展。受到总装备部。国防科工局、中国航空工业集团公司的奖励共20多次，被评为全国劳动模范，享受国务院政府特殊津贴，是人事部等七部委百千万人才工程第一，第二层次人选，获国家科学技术进步奖一等奖1次，国防科学技术奖一等奖2次，二等奖4次，发表论文20多篇。

内页插图

目录

第1章 航空发动机全权限数字电子控制系统发展综述
1.1 国外控制系统的发展历程
1.1.1 第一代FADEC（FADEC 1）系统（20世纪80年代）
1.1.2 第二代FADEC（FADEC 2）系统（20世纪90年代初期）
1.1.3 第三代FADEC（FADEC 3）系统（20世纪90年代中后期）
1.2 我国航空发动机全权限数字电子控制系统的发展
1.3 FADEC的未来发展趋势
1.3.1 未来航空发动机控制系统面临的要求和挑战.I
1.3.2 未来航空发动机控制技术的发展趋势
1.4 结论

第2章 航空发动机建模与仿真
2.1 航空发动机建模技术概述
2.1.1 模型分类
2.1.2 模型要求
2.1.3 建模方法
2.2 航空发动机部件级模型
2.2.1 各部件模型
2.2.2 风扇
2.2.3 压气机
2.2.4 燃烧室
2.2.5 高压涡轮
2.2.6 低压涡轮
2.2.7 外涵
2.2.8 掺混室
2.2.9 加力燃烧室
2.2.10 尾喷管
2.2.11 推力计算
2.3 航空发动机稳态模型
2.4 航空发动机动态棋型
2.5 航空发动机状态变量模型
2.5.1 线性化状态变量模型的建模原理
2.5.2 偏导数法求解线性化模型
2.5.3 拟合法求线性化模型
2.6 基于人工智能的航空发动机简化模型
2.7 航空发动机自适应模型
2.7.1 自适应模型的发展
2.7.2 基于卡尔曼滤波器的自适应模型
2.7.3 基于人工智能的自适应模型
2.7.4 基于控制器的自适应模型

第3章 控制系统技术要求
3.1 航空燃气涡轮发动机控制计划
3.1.1 航空燃气涡轮发动机的工作状态
3.1.2 航空燃气涡轮发动机各工作状态的使用限制
3.1.3 航空燃气涡轮发动机控制变量的选择
3.1.4 航空燃气涡轮发动机非加力工作状态的控制计划
3.1.5 航空燃气涡轮发动机起动状态的控制计划
3.1.6 航空燃气涡轮发动机加力工作状态的控制计划
3.2 控制系统功能要求
3.2.1 控制系统功能
3.2.2 控制功能的详细描述
3.3 控制系统性能要求
3.3.1 稳态性能指标
3.3.2 动态性能指标
3.3.3 切换性能指标
3.3.4 执行机构回路控制品质要求
3.4 工作环境要求
3.4.1 电子控制器工作环境
3.4.2 燃油附件工作环境
3.5 安全性、可靠性、维修性、保障性、测试性设计要求
3.5.1 安全性设计要求
3.5.2 可靠性设计要求
3.5.3 维修性设计要求
3.5.4 保障性设计要求
3.5.5 测试性设计要求

第4章 控制系统总体方案设计
4.1 控制系统的基本结构
4.1.1 控制系统的总体结构和功能分配
4.1.2 主燃油流量控制
4.1.3 风扇进口可调叶片角度控制
4.1.4 高压压气机进口可调静子叶片角度控制
4.1.5 加力燃油流量控制
4.1.6 尾喷管喉道截面面积控制
4.1.7 矢量喷管控制
……
第5章 控制律设计
第6章 故障诊断与容错设计
第7章 控制系统的综合与试验验证
参考文献

前言/序言

航空航天领域前沿技术探索：从材料到结构，再到飞行控制的深度解析 本书聚焦于航空航天工程领域中，除航空发动机全权限数字电子控制系统（FADEC）以外，具有同等重要性和前沿性的关键技术分支。 本书旨在为航空航天领域的工程师、研究人员及高年级学生提供一份全面、深入且具有实践指导意义的技术参考，涵盖了从基础材料科学到复杂结构设计，再到先进飞行控制理论与应用等多个核心维度。全书力求在理论深度和工程实用性之间找到最佳平衡点，解析当前世界航空工业面临的主要挑战与最新的技术突破。 --- 第一部分：先进航空材料与结构完整性 本部分深入探讨了支撑现代飞行器性能提升的基石——先进航空材料的研发、性能表征及其在极端工况下的应用挑战。 第一章：高性能轻质金属合金的冶金与应用 本章详述了新一代钛合金（如高韧性$eta$合金、近净形成形技术）和铝锂合金的微观组织控制、热处理工艺优化及其对疲劳性能、抗蠕变性能的影响。重点分析了这些材料在机身大梁、起落架等关键承力部件中的应力-寿命预测模型。同时，探讨了增材制造（AM）技术在复杂结构件，特别是叶片和涡轮盘制造中的应用瓶颈与解决方案，包括缺陷控制、残余应力管理及与传统铸锻件的性能对比。 第二章：陶瓷基复合材料（CMCs）与耐热合金 随着飞行器推进效率和速度的不断提升，对工作温度的要求日益严苛。本章集中研究了碳化硅纤维增强碳化硅基体（SiC/SiC）复合材料的制备工艺（如化学气相渗透CVI、溶液浸渍与挥发烧结SVCI）、界面设计及其在涡轮导向叶片和燃烧室部件中的热物理性能。同时，对新一代镍基单晶高温合金的晶界强化机制、涂层技术（热障涂层TBCs的先进结构设计）进行了细致的阐述，旨在为超高推重比发动机提供可靠的热端部件支持。 第三章：结构健康监测（SHM）与损伤容限设计 本章将材料科学与传感器技术相结合，探讨了如何实时评估飞行器结构的完整性。内容涵盖了压电换能器（PZT）阵列在声发射（AE）技术中的应用、光纤布拉格光栅（FBG）传感器在应变场精确测量中的优势，以及基于机器学习算法对传感器数据进行模式识别和早期损伤定位的方法。着重讨论了如何将SHM数据融入到“飞行后勤使用寿命预测”（PHM）模型中，实现基于状态的维护策略（CBM）。 --- 第二部分：复杂气动外形与高保真数值模拟 本部分转向对飞行器空气动力学特性的理解与精确预测，特别是针对高超音速和复杂机动工况下的流场控制。 第四章：高超音速气动热效应与边界层转捩控制 在马赫数大于5的飞行条件下，气动热载荷成为结构设计的首要制约因素。本章详细分析了激波/边界层干扰（Shock/Boundary Layer Interaction, SBLI）的物理机制，并对比了不同冷却策略（如膜式冷却、再生冷却）的效率。在流动控制方面，本章深入探讨了基于等离子体激励器（DBD Actuators）和微型射流脉冲（Pulsed Jets）对边界层转捩和分离的延迟或再附着控制技术，为高超音速飞行器的气动布局优化提供理论基础。 第五章：计算流体力学（CFD）的高级应用与可信度验证 本章侧重于现代CFD求解器的选择与应用。内容涵盖了从RANS模型（如$k-omega$ SST, Realizable $k-epsilon$）到大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的适用范围界定。特别讨论了网格自适应技术（Adaptive Mesh Refinement, AMR）在捕捉复杂几何体附近高梯度流动场时的有效性。此外，本章强调了实验数据（风洞测试、PIV测量）在提高CFD模型预测可信度（Verification and Validation, V&V）过程中的关键作用。 第六章：颤振分析与主动气动弹性控制 本章聚焦于结构动力学与气动载荷的耦合效应。详细解析了亚音速、跨音速和超音速下的气动弹性力学理论基础，包括气动导纳函数的计算方法。重点在于非线性气动弹性现象（如极限环振荡、颤振-发散临界点预测）的建模与分析。讨论了主动气动弹性力学（Aeroelastic Control）的实施路径，如使用变形蒙皮技术或可动翼尖，以拓宽结构的适航包线。 --- 第三部分：先进飞行控制系统架构与信号处理 虽然本书不涉及FADEC的核心控制算法，但本部分将探讨支撑所有数字控制系统稳定运行的外部感知、信息融合及非线性控制理论的工程化应用。 第七章：多源信息融合与导航精度提升 现代飞行器的态势感知依赖于多个传感器的异构数据融合。本章阐述了卡尔曼滤波（Kalman Filtering）的扩展版本，如扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF），在估计飞行器位置、速度和姿态时的性能差异。重点分析了惯性测量单元（IMU）、全球导航卫星系统（GNSS）和气压传感器数据如何通过贝叶斯框架进行最优估计，以抵抗环境干扰和单点故障。 第八章：鲁棒控制与非线性飞行器动力学补偿 针对高机动性战斗机或倾转旋翼机等强耦合、高非线性系统的控制设计，本章介绍了超越传统LQR方法的控制策略。详细剖析了滑模控制（SMC）在应对不确定性和外部扰动时的优势，以及$mathcal{H}_{infty}$控制理论在保证系统稳定性和性能指标间的折衷设计。对于飞翼布局等气动耦合严重的构型，本章探讨了模型预测控制（MPC）如何通过短期优化来解决控制约束问题。 第九章：高可靠性软件架构与实时操作系统（RTOS） 数字控制系统的安全性是首要任务。本章探讨了用于高安全性航空电子系统的实时嵌入式软件架构标准（如ARINC 653的资源分区概念）。分析了软件模块间的通信机制（如时间触发通信 TTCAN/AFDX）设计，以及如何通过形式化验证方法（Formal Methods）来证明关键控制算法的正确性，确保系统在设计空间内的确定性实时响应，这是构建下一代自主飞行控制系统的基础。 --- 本书的综合性结构，意在构建一个从“材料承载”到“气动效能”再到“智能控制”的完整技术链条，为读者提供一个理解和推进航空航天系统集成的多学科视角。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我特别好奇这套丛书对于“系统工程”层面的探讨能深入到何种程度。对于航空发动机这种极其复杂的巨系统来说，仅仅掌握了单个模块（比如燃油控制单元、泄压阀控制）的技术是不够的，如何将这些庞大的、异构的子系统通过一个统一的、高可靠性的电控架构进行集成和协调，才是真正的挑战。我期待看到的是关于“集成化设计”的系统论述，比如软件定义硬件的趋势在航空领域是如何体现的？面对不断升级的适航标准，电控系统在设计之初就必须具备的“可重构性”和“可升级性”是如何通过架构设计来实现的？这些都需要超越具体算法的宏观视角。如果能看到一些关于电控系统全生命周期管理的思考，例如从需求定义到设计验证，再到地面台架测试和最终的飞行测试中，这些专家们是如何保持对系统整体性能的把握和控制的，那将是受益无穷的。这种从顶层设计到细节落地的全景式描绘，才是衡量一本技术专著价值的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

这套丛书光是名字就透着一股子硬核和前沿的气息，虽然我手头这本是聚焦在航空发动机的数字电控系统上，但光是“中航工业首席专家技术丛书”这个前缀，就让人对整个系列的深度和权威性充满了期待。我一直琢磨着，咱们国家在航空动力领域，尤其是那些最尖端的控制技术，到底是怎么一步步攻坚克难的？这本书如果能稍微展开讲讲背后的研发历程、遇到的那些看似无解的技术瓶颈，以及我们的工程师们是如何用智慧和汗水去突破的，那就太棒了。我希望看到的不是冰冷的公式和晦涩的理论堆砌，而是那些鲜活的、充满智慧的工程实践。比如，在极端环境下的传感器冗余设计是如何保证可靠性的？那些复杂的控制算法是如何在毫秒级别内实时响应变化的？如果能有一点点关于早期项目立项的背景介绍，那些决定性的技术选型背后的权衡和考量，那就更好了。毕竟，技术背后的决策逻辑，往往比技术本身更耐人寻味，它们是真正体现“首席专家”思考深度的所在，远比单纯的系统架构图要吸引人得多。

评分☆☆☆☆☆

最后，我希望这套书能够展现出“本土化”的特色和成就。在航空发动机控制系统这一高度依赖国家战略和自主创新的领域，我们必然走过了一条充满挑战的自主研发道路。我期待看到的是，在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，我们的专家团队是如何结合中国发动机的实际气动布局、热力学特性以及特定任务需求，发展出具有自己鲜明特色的控制策略和系统架构的。例如，在某些国内特有的高海拔、高马赫数飞行任务中，现有的国际通用控制律可能需要进行大幅度的修正或重构。如果书中能有专门的篇章来探讨这些“量体裁衣”式的创新，以及在关键元器件国产化替代过程中，电控系统所面临的接口兼容性和性能匹配难题的解决方案，那么这套丛书的价值将不仅仅是技术手册，更是一部浓缩了中国航空人自强不息精神的“编年史”。

评分☆☆☆☆☆

我对这套书的期望还停留在对“前沿趋势”的把握上。如今的航空工业正处于一个转型期，无论是新一代发动机的研发，还是老型号的现代化升级，都离不开对尖端控制技术的引入。我特别想知道，像人工智能、深度学习这类新兴技术，在中航工业的专家团队看来，在下一代全权限数字电子控制系统中的应用前景究竟如何？是停留在理论探讨阶段，还是已经有了具体的应用试点？比如，用机器学习来优化变工况下的燃油效率模型，或者利用预测性维护算法来提前诊断执行器的潜在故障。这些“面向未来”的思考，往往区分了一本优秀的技术书籍和一本停留在现状的资料汇编。如果书中能穿插一些对国际上最先进的控制技术流派的对比分析，并阐述我们自主研发的技术路线的独特优势和创新点，那就更具学术价值和现实指导意义了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航空工程抱有浓厚兴趣的业余爱好者（或者说，一个希望了解行业内幕的潜在合作方），我希望这套丛书在传授硬核技术知识的同时，也能透露出一些关于“工程哲学”的信息。航空发动机的控制系统，其核心是“安全第一”的铁律。这种近乎苛刻的可靠性要求，是如何渗透到每一个设计环节的？我尤其关注软件的可靠性验证和安全性论证过程。那些确保系统在遭受不可预见故障时，能够安全地进入“跛行回家”模式的策略和机制，是极为精妙的工程艺术。如果能看到关于故障注入测试、硬件在环仿真（HIL）等验证手段的深入介绍，以及专家们在面对极高安全等级要求时，是如何平衡设计复杂度与可验证性之间的矛盾的，那将是非常有启发性的。这不仅仅是技术问题，更是一种严谨的、以生命安全为基石的职业素养的体现。

评分☆☆☆☆☆

好。。。。。。。。。。。。

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京东的书不错，比较全，也没啥质量问题

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很好，不错，快递很快，书也很好

评分☆☆☆☆☆

书好贵，但入了这行。。。

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真心良心，物超所值。

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书挺好的，做毕业设计用，京东速度也快。好评。

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