书籍详情
航空发动机燃油及控制系统设计
作者：姚华等
出版社：科学出版社
出版时间：2022-07-01
ISBN：9787030722676
定价：¥260.00
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内容简介
本书系统性介绍了航空发动机燃油及控制系统的技术领域的发展、系统工程过程、系统总体设计和部件设计的理论方法和工程技术。全书以适航相关标准为线索，对控制系统的需求捕获、总体设计、控制律设计，故障诊断及容错设计、软件设计、电子控制器设计，燃油泵及液压机械装置设计、传感器需求和应用等方面的标准、方法、技术、经验等内容进行了阐述，注重工程实用性和对现有航空发动机控制系统相关书籍的互补性。
作者简介
暂缺《航空发动机燃油及控制系统设计》作者简介
目录
目录
涡轮机械与推进系统出版项目 序
“两机”专项：航空发动机技术出版工程 序
前言
符号表
第1章 绪论
1.1 航空发动机控制技术发展综述 001
1.1.1 航空发动机燃油及控制系统技术内涵 001
1.1.2 航空发动机控制技术的发展历程 002
1.1.3 航空发动机控制技术的发展趋势 007
1.2 航空发动机控制系统工程概述 015
1.2.1 航空发动机控制系统研制阶段 015
1.2.2 航空发动机控制系统工程过程 017
1.2.3 民用航空发动机控制系统研制阶段与研制过程 025
第2章 控制系统需求捕获
2.1 控制系统需求概述 029
2.1.1 需求定义 029
2.1.2 需求来源 029
2.1.3 需求类型 030
2.1.4 需求分析 031
2.1.5 需求管理 031
2.2 控制系统典型的需求来源 032
2.2.1 客户提出的技术要求 032
2.2.2 国家／行业标准、规范和适航体系 032
2.2.3 其他来源 033
2.3 控制系统需求分析 034
2.3.1 控制系统规格化需求分析 034
2.3.2 基于模型的控制系统需求分析 035
2.4 控制系统需求管理 037
2.4.1 基于需求的燃油及控制系统设计 037
2.4.2 燃油及控制系统需求管理 038
2.5 控制系统需求捕获案例 039
第3章 控制系统总体设计
3.1 控制系统总体设计概述 044
3.1.1 总体设计流程和标准 044
3.1.2 总体设计主要内容 046
3.1.3 研制保证 047
3.2 控制系统架构设计 048
3.2.1 控制系统功能架构设计 048
3.2.2 控制系统逻辑架构设计 066
3.2.3 控制系统物理架构设计 069
3.2.4 基于模型的发动机控制系统架构设计 076
3.3 控制系统一般质量特性设计与分析 078
3.3.1 控制系统安全性评估 078
3.3.2 控制系统可靠性设计与分析 097
3.3.3 控制系统测试性设计与分析 121
3.3.4 控制系统维修性设计与分析 130
3.3.5 控制系统保障性设计与分析 141
3.3.6 控制系统环境适应性设计 152
3.4 控制系统指标设计与分配 158
3.4.1 控制系统技术指标要求 158
3.4.2 控制系统性能指标设计与分配 159
3.4.3 控制系统重量的分析与分配 168
3.4.4 控制系统寿命分析 170
第4章 控制规律设计
4.1 航空发动机数学模型 174
4.1.1 部件级模型 174
4.1.2 状态方程模型 182
4.1.3 发动机执行机构和传感器模型 184
4.2 经典控制方法 188
4.2.1 稳态控制器设计 188
4.2.2 过渡态控制器设计 192
4.2.3 限制保护控制器设计 199
4.2.4 控制系统综合 203
4.3 鲁棒控制技术 211
4.3.1 LQR控制方法 211
4.3.2 LQG／LTR控制方法 213
4.3.3 H∞控制方法 217
4.4 自适应控制技术 221
4.4.1 模型参考自适应控制方法 221
4.4.2 自校正控制方法 226
4.5 线性变参数控制技术 230
4.5.1 LPV模型 230
4.5.2 LPV控制器设计 231
4.5.3 设计举例 232
4.6 智能控制技术 234
4.6.1 神经网络 234
4.6.2 控制器设计 234
4.6.3 发动机神经网络控制 235
4.6.4 仿真结果 236
第5章 故障诊断与容错设计
5.1 故障诊断的基本概念 238
5.1.1 故障定义与分类 238
5.1.2 故障诊断概念和过程 240
5.1.3 机内自检测 242
5.1.4 故障诊断技术指标 243
5.2 机内自检测设计 244
5.2.1 上电运行自检测 245
5.2.2 飞行前机内自检测 246
5.2.3 飞行中机内自检测 250
5.2.4 维护机内自检测 251
5.3 故障诊断与故障处理逻辑设计 251
5.3.1 故障建模与特性分析 251
5.3.2 故障的可检测、可隔离和可识别性 255
5.3.3 传感器故障检测与隔离 261
5.3.4 执行机构故障检测与隔离 273
5.3.5 电子控制器故障检测与隔离 285
5.3.6 故障恢复与系统重构 289
5.3.7 故障告警及故障记录 290
5.4 先进故障诊断与容错控制技术 291
5.4.1 容错控制的定义与原理 291
5.4.2 被动容错控制方法 292
5.4.3 主动控制容错方法 294
5.4.4 基于模型的容错控制方法 296
第6章 控制软件开发
6.1 控制软件开发模型和标准 308
6.1.1 引言 308
6.1.2 软件分类及其功能组成 308
6.1.3 软件安全性及级别 309
6.1.4 软件开发标准 310
6.1.5 软件开发模型 311
6.2 控制软件需求分析 311
6.2.1 引言 311
6.2.2 控制系统应用软件功能 312
6.2.3 需求分析活动 313
6.3 控制软件设计 317
6.3.1 结构化设计方法 318
6.3.2 软件架构设计 318
6.3.3 软件详细设计 321
6.3.4 软件设计验证 322
6.4 控制软件实现 322
6.4.1 软件编码 322
6.4.2 源代码验证 323
6.4.3 软件开发集成 326
6.4.4 开发集成验证 327
6.5 控制软件验证 327
6.5.1 评审 327
6.5.2 分析 328
6.5.3 软件测试 329
6.5.4 验证的验证 332
6.6 基于模型软件开发 334
6.6.1 基于模型开发的概念 334
6.6.2 基于模型的软件开发过程 335
6.7 嵌入式实时操作系统 340
6.7.1 实时操作系统基本概念和原理 340
6.7.2 航空安全关键RTOS 主要特性 342
6.7.3 国外航空应用的RTOS 产品 345
6.8 控制软件配置管理与质量保证 348
6.8.1 软件配置管理 348
6.8.2 软件质量保证 351
第7章 电子控制器设计
7.1 电子控制器全生命周期流程和标准 353
7.1.1 电子控制器设计流程介绍 353
7.1.2 电子控制器设计流程标准要求 359
7.2 电子控制器总体设计 362
7.2.1 电子控制器逻辑架构设计 362
7.2.2 电子控制器物理结构设计 368
7.2.3 电子控制器环境适应性设计 371
7.2.4 电子控制器安全性、可靠性设计 379
7.2.5 电子控制器测试性、维修性设计 384
7.2.6 电子控制器电磁兼容性设计 388
7.3 电子控制器电路组件设计及验证 390
7.3.1 传感器输入信号处理 390
7.3.2 电液输出转换设计 401
7.3.3 数据运算及存储功能设计 406
7.3.4 电源变换及供电功能设计 410
7.3.5 通信功能设计 416
7.3.6 电路器件选用标准及要求 424
7.3.7 电路仿真与测试验证 425
7.4 电子控制器结构组件设计及验证 428
7.4.1 结构概要设计 428
7.4.2 结构详细设计 428
7.5 复杂可编程器件设计及验证 432
7.5.1 复杂可编程器件特点及应用 432
7.5.2 复杂可编程器件的安全性设计 436
7.5.3 复杂可编程器件的测试验证 443
7.6 电子控制器整机试验及验证 449
7.6.1 电子控制器功能测试验证方法及要求 449
7.6.2 电子控制器分级测试验证条件开发 450
7.6.3 电子控制器寿命指标试验项目及要求 453
7.6.4 电子控制器基于成熟度提升的综合验证项目及要求 456
第8章 燃油泵及液压机械装置设计
8.1 燃油泵及液压机械装置概述 460
8.1.1 概述 460
8.1.2 燃油泵及液压机械装置研发流程和标准 461
8.2 燃油系统的总体设计 462
8.2.1 液压机械式控制系统 462
8.2.2 全权限数字电子控制系统 467
8.3 典型燃油泵设计 470
8.3.1 离心泵设计 470
8.3.2 齿轮泵设计 482
8.3.3 柱塞泵设计 489
8.4 典型液压机械装置设计 498
8.4.1 燃油计量装置设计 498
8.4.2 燃油分配装置设计 508
8.4.3 转速调节器设计 510
8.4.4 自动加速器设计 514
8.4.5 几何位置控制装置设计 519
8.5 燃油泵及液压机械装置仿真技术 524
8.5.1 燃油系统性能仿真 524
8.5.2 燃油泵流场仿真 524
8.5.3 液压机械装置结构强度仿真 529
8.6 燃油泵及液压机械装置试验技术 532
8.6.1 环境适应性试验技术 532
8.6.2 寿命试验技术 537
8.6.3 可靠性试验技术 538
第9章 传感器需求与应用
9.1 燃油及控制系统传感器概述 539
9.1.1 燃油及控制系统中的传感器 539
9.1.2 典型传感器的工作原理与应用特点 539
9.2 发动机参数控制类传感器需求与应用 541
9.2.1 参数控制类传感测量回路的通用需求 541
9.2.2 参数控制类传感测量回路方案概述 542
9.2.3 参数控制类传感器的性能与接口需求 544
9.2.4 参数控制类传感器应用注意事项 546
9.3 执行机构位置反馈类传感器需求与应用 546
9.3.1 位置反馈类传感测量回路的通用需求 546
9.3.2 位置反馈类传感测量回路方案概述 546
9.3.3 位置反馈类传感器的性能与接口需求 546
9.3.4 位置反馈类传感器应用注意事项 547
9.4 发动机及附件状态监测类传感器需求与应用 547
9.4.1 状态监测类传感测量回路的通用需求 547
9.4.2 状态监测类传感测量回路方案概述 548
9.4.3 状态监测类传感器的性能与接口需求 549
9.4.4 状态监测类传感器应用注意事项 550
9.5 传感器的发展与展望 550
9.5.1 先进控制对传感器的要求 550
9.5.2 传感器面临的挑战 551
9.5.3 传感器的发展趋势展望 552
参考文献 553
涡轮机械与推进系统出版项目 序
“两机”专项：航空发动机技术出版工程 序
前言
符号表
第1章 绪论
1.1 航空发动机控制技术发展综述 001
1.1.1 航空发动机燃油及控制系统技术内涵 001
1.1.2 航空发动机控制技术的发展历程 002
1.1.3 航空发动机控制技术的发展趋势 007
1.2 航空发动机控制系统工程概述 015
1.2.1 航空发动机控制系统研制阶段 015
1.2.2 航空发动机控制系统工程过程 017
1.2.3 民用航空发动机控制系统研制阶段与研制过程 025
第2章 控制系统需求捕获
2.1 控制系统需求概述 029
2.1.1 需求定义 029
2.1.2 需求来源 029
2.1.3 需求类型 030
2.1.4 需求分析 031
2.1.5 需求管理 031
2.2 控制系统典型的需求来源 032
2.2.1 客户提出的技术要求 032
2.2.2 国家／行业标准、规范和适航体系 032
2.2.3 其他来源 033
2.3 控制系统需求分析 034
2.3.1 控制系统规格化需求分析 034
2.3.2 基于模型的控制系统需求分析 035
2.4 控制系统需求管理 037
2.4.1 基于需求的燃油及控制系统设计 037
2.4.2 燃油及控制系统需求管理 038
2.5 控制系统需求捕获案例 039
第3章 控制系统总体设计
3.1 控制系统总体设计概述 044
3.1.1 总体设计流程和标准 044
3.1.2 总体设计主要内容 046
3.1.3 研制保证 047
3.2 控制系统架构设计 048
3.2.1 控制系统功能架构设计 048
3.2.2 控制系统逻辑架构设计 066
3.2.3 控制系统物理架构设计 069
3.2.4 基于模型的发动机控制系统架构设计 076
3.3 控制系统一般质量特性设计与分析 078
3.3.1 控制系统安全性评估 078
3.3.2 控制系统可靠性设计与分析 097
3.3.3 控制系统测试性设计与分析 121
3.3.4 控制系统维修性设计与分析 130
3.3.5 控制系统保障性设计与分析 141
3.3.6 控制系统环境适应性设计 152
3.4 控制系统指标设计与分配 158
3.4.1 控制系统技术指标要求 158
3.4.2 控制系统性能指标设计与分配 159
3.4.3 控制系统重量的分析与分配 168
3.4.4 控制系统寿命分析 170
第4章 控制规律设计
4.1 航空发动机数学模型 174
4.1.1 部件级模型 174
4.1.2 状态方程模型 182
4.1.3 发动机执行机构和传感器模型 184
4.2 经典控制方法 188
4.2.1 稳态控制器设计 188
4.2.2 过渡态控制器设计 192
4.2.3 限制保护控制器设计 199
4.2.4 控制系统综合 203
4.3 鲁棒控制技术 211
4.3.1 LQR控制方法 211
4.3.2 LQG／LTR控制方法 213
4.3.3 H∞控制方法 217
4.4 自适应控制技术 221
4.4.1 模型参考自适应控制方法 221
4.4.2 自校正控制方法 226
4.5 线性变参数控制技术 230
4.5.1 LPV模型 230
4.5.2 LPV控制器设计 231
4.5.3 设计举例 232
4.6 智能控制技术 234
4.6.1 神经网络 234
4.6.2 控制器设计 234
4.6.3 发动机神经网络控制 235
4.6.4 仿真结果 236
第5章 故障诊断与容错设计
5.1 故障诊断的基本概念 238
5.1.1 故障定义与分类 238
5.1.2 故障诊断概念和过程 240
5.1.3 机内自检测 242
5.1.4 故障诊断技术指标 243
5.2 机内自检测设计 244
5.2.1 上电运行自检测 245
5.2.2 飞行前机内自检测 246
5.2.3 飞行中机内自检测 250
5.2.4 维护机内自检测 251
5.3 故障诊断与故障处理逻辑设计 251
5.3.1 故障建模与特性分析 251
5.3.2 故障的可检测、可隔离和可识别性 255
5.3.3 传感器故障检测与隔离 261
5.3.4 执行机构故障检测与隔离 273
5.3.5 电子控制器故障检测与隔离 285
5.3.6 故障恢复与系统重构 289
5.3.7 故障告警及故障记录 290
5.4 先进故障诊断与容错控制技术 291
5.4.1 容错控制的定义与原理 291
5.4.2 被动容错控制方法 292
5.4.3 主动控制容错方法 294
5.4.4 基于模型的容错控制方法 296
第6章 控制软件开发
6.1 控制软件开发模型和标准 308
6.1.1 引言 308
6.1.2 软件分类及其功能组成 308
6.1.3 软件安全性及级别 309
6.1.4 软件开发标准 310
6.1.5 软件开发模型 311
6.2 控制软件需求分析 311
6.2.1 引言 311
6.2.2 控制系统应用软件功能 312
6.2.3 需求分析活动 313
6.3 控制软件设计 317
6.3.1 结构化设计方法 318
6.3.2 软件架构设计 318
6.3.3 软件详细设计 321
6.3.4 软件设计验证 322
6.4 控制软件实现 322
6.4.1 软件编码 322
6.4.2 源代码验证 323
6.4.3 软件开发集成 326
6.4.4 开发集成验证 327
6.5 控制软件验证 327
6.5.1 评审 327
6.5.2 分析 328
6.5.3 软件测试 329
6.5.4 验证的验证 332
6.6 基于模型软件开发 334
6.6.1 基于模型开发的概念 334
6.6.2 基于模型的软件开发过程 335
6.7 嵌入式实时操作系统 340
6.7.1 实时操作系统基本概念和原理 340
6.7.2 航空安全关键RTOS 主要特性 342
6.7.3 国外航空应用的RTOS 产品 345
6.8 控制软件配置管理与质量保证 348
6.8.1 软件配置管理 348
6.8.2 软件质量保证 351
第7章 电子控制器设计
7.1 电子控制器全生命周期流程和标准 353
7.1.1 电子控制器设计流程介绍 353
7.1.2 电子控制器设计流程标准要求 359
7.2 电子控制器总体设计 362
7.2.1 电子控制器逻辑架构设计 362
7.2.2 电子控制器物理结构设计 368
7.2.3 电子控制器环境适应性设计 371
7.2.4 电子控制器安全性、可靠性设计 379
7.2.5 电子控制器测试性、维修性设计 384
7.2.6 电子控制器电磁兼容性设计 388
7.3 电子控制器电路组件设计及验证 390
7.3.1 传感器输入信号处理 390
7.3.2 电液输出转换设计 401
7.3.3 数据运算及存储功能设计 406
7.3.4 电源变换及供电功能设计 410
7.3.5 通信功能设计 416
7.3.6 电路器件选用标准及要求 424
7.3.7 电路仿真与测试验证 425
7.4 电子控制器结构组件设计及验证 428
7.4.1 结构概要设计 428
7.4.2 结构详细设计 428
7.5 复杂可编程器件设计及验证 432
7.5.1 复杂可编程器件特点及应用 432
7.5.2 复杂可编程器件的安全性设计 436
7.5.3 复杂可编程器件的测试验证 443
7.6 电子控制器整机试验及验证 449
7.6.1 电子控制器功能测试验证方法及要求 449
7.6.2 电子控制器分级测试验证条件开发 450
7.6.3 电子控制器寿命指标试验项目及要求 453
7.6.4 电子控制器基于成熟度提升的综合验证项目及要求 456
第8章 燃油泵及液压机械装置设计
8.1 燃油泵及液压机械装置概述 460
8.1.1 概述 460
8.1.2 燃油泵及液压机械装置研发流程和标准 461
8.2 燃油系统的总体设计 462
8.2.1 液压机械式控制系统 462
8.2.2 全权限数字电子控制系统 467
8.3 典型燃油泵设计 470
8.3.1 离心泵设计 470
8.3.2 齿轮泵设计 482
8.3.3 柱塞泵设计 489
8.4 典型液压机械装置设计 498
8.4.1 燃油计量装置设计 498
8.4.2 燃油分配装置设计 508
8.4.3 转速调节器设计 510
8.4.4 自动加速器设计 514
8.4.5 几何位置控制装置设计 519
8.5 燃油泵及液压机械装置仿真技术 524
8.5.1 燃油系统性能仿真 524
8.5.2 燃油泵流场仿真 524
8.5.3 液压机械装置结构强度仿真 529
8.6 燃油泵及液压机械装置试验技术 532
8.6.1 环境适应性试验技术 532
8.6.2 寿命试验技术 537
8.6.3 可靠性试验技术 538
第9章 传感器需求与应用
9.1 燃油及控制系统传感器概述 539
9.1.1 燃油及控制系统中的传感器 539
9.1.2 典型传感器的工作原理与应用特点 539
9.2 发动机参数控制类传感器需求与应用 541
9.2.1 参数控制类传感测量回路的通用需求 541
9.2.2 参数控制类传感测量回路方案概述 542
9.2.3 参数控制类传感器的性能与接口需求 544
9.2.4 参数控制类传感器应用注意事项 546
9.3 执行机构位置反馈类传感器需求与应用 546
9.3.1 位置反馈类传感测量回路的通用需求 546
9.3.2 位置反馈类传感测量回路方案概述 546
9.3.3 位置反馈类传感器的性能与接口需求 546
9.3.4 位置反馈类传感器应用注意事项 547
9.4 发动机及附件状态监测类传感器需求与应用 547
9.4.1 状态监测类传感测量回路的通用需求 547
9.4.2 状态监测类传感测量回路方案概述 548
9.4.3 状态监测类传感器的性能与接口需求 549
9.4.4 状态监测类传感器应用注意事项 550
9.5 传感器的发展与展望 550
9.5.1 先进控制对传感器的要求 550
9.5.2 传感器面临的挑战 551
9.5.3 传感器的发展趋势展望 552
参考文献 553
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