个人介绍
航空发动机控制

主讲教师:李勇15

学校: 郑州航空工业管理学院
开课院系: 航空发动机学院
专业大类: 航空宇航科学与技术
开课专业: 飞行器动力工程
课程负责人: 李勇
课程英文名称: Aero-engine control
课程编号: HFBD03
学分: 2
课时: 32
课程介绍
     本课程为飞行器动力工程专业的专业必修课程。本课程对航空发动机的控制系统做了系统介绍。其核心内容主要包含两部分,一部分是航空发动机控制元件,另一部分则是航空发动机控制系统。航空发动机控制元件部分主要介绍燃油泵、测量元件、放大元件、执行机构等工作原理、工作特性等。航空发动机控制系统部分则介绍航空发动机电子控制器、航空发动机控制计划、航空发动机数字模型的建立和不同状态下发动机控制系统工作原理和工作特点、航空发动机进排气控制、飞行/动力装置综合控制、航空发动机健康管理及航空发动机控制系统试验技术等。通过本课程的学习,学生应该熟悉常见航空发动机控制元件,对这些控制元件的工作原理和工作特性以及用途有清晰的认识,熟悉航空发动机控制系统的组成和各部分的功能,掌握发动机的控制规律和建模方法,对不同阶段下航空发动机控制系统的工作过程深刻理解,对常见的航空发动机控制系统有初步的认识,能够运用所学知识结合原理图,能够对航空发动机控制系统的工作过程进行简单分析,并为后续在飞行器动力工程领域从事航空航天发动机设计、制造、试验、控制、测试等方面的研究、开发和管理等工作塑造良好的专业素养。
        通过本课程内容的学习,学生能够获得以下目标: 
课程目标1: 了解航空发动机控制系统的功能和设计要求,掌握航空航天工程基础知识和飞行器动力工程专业知识并能够运用。
课程目标2: 熟悉航空发动机控制系统的发展史和未来发展趋势,结合文献研究,能够将各类知识用于解决飞行器动力装置及其它热动力机械领域的工程实际问题。
课程目标3: 理解航空发动机控制系统的组成和各组件的工作原理,能够运用数学、自然科学和飞行器动力装置的基本原理,识别和表达飞行器动力装置及其它热动力机械领域的工程实际问题。
课程目标4: 掌握常见的航空发动机建模方法,能够基于科学原理和方法,对飞行器动力装置及其它热动力机械在制造、装配、运行维护和维修方面的实际问题开展研究。
教学方法

各项课程目标与毕业要求指标点的对应关系见表1

1 课程目标与毕业要求指标点的对应关系

课程目标

毕业要求

指标点

课程目标1

毕业要求1.工程知识:能够将数学、自然科学、航空航天工程基础和飞行器动力工程专业知识用于解决飞行器动力装置及其它热动力机械领域的复杂工程问题。

1.1掌握从事飞行器动力装置相关工作所需的数学、自然科学基础知识并能够运用;掌握航空航天工程基础知识和飞行器动力工程专业知识并能够运用。

课程目标2

毕业要求1.工程知识:能够将数学、自然科学、航空航天工程基础和飞行器动力工程专业知识用于解决飞行器动力装置及其它热动力机械领域的复杂工程问题。

1.2能够将各类知识用于解决飞行器动力装置及其它热动力机械领域的工程实际问题。

课程目标3

毕业要求2.问题分析:能够应用数学、自然科学和飞行器动力装置的基本原理,识别、表达问题,并通过文献研究分析飞行器动力装置及其它热动力机械领域的工程实际问题,以获得有效的结论。

2.1能够运用数学、自然科学和飞行器动力装置的基本原理,识别和表达飞行器动力装置及其它热动力机械领域的工程实际问题。

课程目标4

毕业要求4.研究:能够基于飞行器动力工程专业相关科学原理并采用科学方法对飞行器动力装置及其它热动力机械领域的复杂工程问题开展研究,包括设计实验、分析结果和解释数据,并通过信息综合得到合理有效的结论。

4.1能够基于科学原理和方法,对飞行器动力装置及其它热动力机械在制造、装配、运行维护和维修方面的实际问题开展研究。

 

一、课程教学内容、基本要求与学时分配

 

教学内容、基本要求及计划学时与课程目标关系见表2

2 教学内容、基本要求及计划学时与课程目标关系

教学内容

教学目的和要求、重点、难点和课程思政融入点

理论学时

实验学时

支撑课程目标

 

绪论

1.现代航空动力装置控制系统的功能。

2.航空动力装置控制系统的发展。

3.航空动力装置控制系统的设计要求。

4.航空动力装置控制系统的发展展望。

教学目的要求: 

1. 正确理解航空发动机控制系统的功能和设计要求。

2. 了解航空发动机控制系统的发展史和未来发展趋势。

重点

航空发动机控制系统的功能和设计要求。

难点:

航空发动机控制系统的设计要求。

课程思政融入点 

我国航空发动机控制系统发展及研制过程中的突出贡献人物及感人事迹元素。

2

0

课程目标1

第二章

航空发动机控制计划

1.控制系统的任务及控制系统的种类。

2.发动机的共同工作与状态控制计划。

3.发动机的过渡过程与过渡态控制计划。

4.压气机稳定性控制计划。

5.控制系统的安全限制。

教学目的要求: 

1.理解航空发动机控制系统的任务及控制系统的种类。

2.掌握各种航空发动机控制计划。

3.理解控制系统的安全限制。

重点

航空发动机控制计划及其应用场合。

难点:

航空发动机安全限制控制计划。

课程思政融入点 

介绍中国的各类具有代表性的航空发动机型号及主要研制人物贡献。

2

0

课程目标2

第三章

航空发动机数学模型

1.基本发动机的动态方程。

2.线性模型的建立。

3.非线性模型的建立。

4.状态方程模型的建立。

5.建立发动机模型的试验法。

教学目的要求: 

1.了解航空发动机数学模型的定义和用途。

2.掌握建立航空发动机数学模型的方法。

3.了解航空发动机执行机构和传感器模型。

重点

航空发动机非线性模型及状态方程模型的建立。

难点:

建立航空发动机模型的试验法。

课程思政融入点 

介绍中国的各类具有代表性的航空发动机型号及主要研制人物贡献。

2

0

课程目标2

第四章

航空发动机状态控制

1.转速控制系统概述。

2.数字式闭环转速控制系统。

3.液压机械式闭环转速控制系统。

4.复合转速控制系统。

5.油量调节器。

6.加力控制系统概述。

7.落压比调节器与气压调节器。

8.加力系统数字式电子控制。

教学目的要求: 

1.了解航空发动机转速控制系统。

2.了解航空发动机加力控制系统。

重点

航空发动机转速控制系统和加力控制系统。

难点:

航空发动机转速控制系统和加力控制系统工作原理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标2

第五章

航空发动机过渡态控制与超限保护控制

 

1.加减速控制概述。

2.数字式电子加速控制器。

3.液压机械式加速控制器。

4.起动控制。

5.加力过渡控制。

6.超限保护控制。

7.防喘/消喘控制。

教学目的要求: 

1.熟悉航空发动机加速控制系统。

2.熟悉航空发动机起动控制。

3.了解加力过渡控制

4.理解超限保护控制和防喘/消喘控制。

重点

航空发动机加减速控制和起动控制系统。

难点:

航空发动机加减速控制过程。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标3

第六章

航空发动机控制系统的总体结构

1.wp7发动机控制系统。

2.JT9D-7J发动机控制系统。

3.FADEC系统组成及工作原理。

4.FADEC系统的优越性。

教学目的要求: 

1.了解液压机械式控制系统。

2.了解FADEC系统。

重点

wp7发动机控制系统、FADEC系统优越性。

难点:

航空发动机FADEC系统组成及工作原理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标4

第七章

燃油泵与燃油系统

1.柱塞泵。

2.齿轮泵。

3.离心泵和气心泵。

4.主燃油计量装置

5.航空发动机燃油系统

教学目的要求: 

1.理解柱塞泵的工作原理和特点。

2.理解齿轮泵的工作原理和特点。

3.理解离心泵的工作原理和特点。

4.理解气心泵的工作原理和特点。

5.了解主燃油计量装置工作原理。

6.了解航空发动机燃油系统原理

重点:

航空发动机各燃油泵的工作原理和特点。

难点:

航空涡轮发动机柱塞泵的工作原理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

4

0

课程目标5

第八章

阀与执行机构

1.滑阀式液压放大器。

2.喷嘴挡板式放大器。

3.电液伺服阀。

4.高速开关电磁阀。

5.油缸。

6.喷口控制装置。

7.矢量喷管控制装置。

8.风扇可调叶片控制装置。

教学目的要求: 

1.了解航空发动机控制系统中放大元件的类型和工作原理。

2.掌握航空发动机执行机构控制装置的工作原理和特点。

3.掌握喷口控制装置、矢量喷管控制装置、风扇可调叶片控制装置的工作机理。

重点

航空发动机控制系统中放大元件、执行机构控制装置的类型和工作原理。

难点:

航空发动机喷口控制装置、矢量喷管控制装置、风扇可调叶片控制装置的工作机理

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标6

测量元件

1. 测量元件概述。

2. 压力测量元件。

3. 温度测量元件。

4. 转速测量元件。

5. 位移测量元件。

6. 扭矩测量元件。

7. 其他测量元件。

教学目的要求: 

1.了解航空发动机控制系统中测量元件的类型和工作原理。

重点

航空发动机控制系统中测量元件的类型和工作原理。

难点:

航空发动机压力测量元件、温度测量元件、转速测量元件、位移测量元件、扭矩测量元件和其他测量元件的工作机理

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标6

电子控制器

1.电子控制器概述。

2.输入模块、控制模块、输出模块、故障检测模块、切换及保护模块和电源模块。

3.分布式电子控制器简介。

4.数字式电子控制器的软件设计概述。

教学目的要求: 

1.了解数字式电子控制器的工作原理和特点。

2.了解各种电子控制器模块。

3.了解数字式电子控制器的软件设计。

重点

航空发动机电子控制器的工作原理和各电子控制器模块。

难点:

航空发动机电子控制器的工作原理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标7

十一

典型FADEC系统介绍

1.微型涡喷发动机的FADEC系统。

2.双轴涡喷AWPA)发动机的FADEC系统。

3.涡轴发动机T700FADEC系统。

4.PW4000系列发动机的FADEC系统

教学目的要求: 

1.了解几种典型FADEC系统。

重点

微型涡喷发动机的FADEC系统。

难点:

PW4000系列发动机的FADEC系统

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标7

十二

航空发动机进排气控制

1.航空发动机进排气控制概述。

2.进气道控制。

3.排气系统控制。

教学目的要求: 

1.了解航空发动机进排气控制的类型和工作原理。

2.掌握航空发动机进气道控制的工作原理和特点。

3.掌握排气系统控制的工作机理。

重点

航空发动机进气道控制的工作原理。

难点:

航空发动机排气系统控制的工作机理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标7

十三

飞行/动力装置综合控制

1.概述

2.飞行/动力装置综合控制概念。

3.几种典型的飞行/动力装置综合控制模式。

4.PSC优化控制系统仿真。

教学目的要求: 

1.了解飞行/动力装置综合控制概念。

2.掌握几种典型的飞行/动力装置综合控制模式。

3.掌握PSC优化控制系统仿真方法及其工作机理。

重点

几种典型的飞行/动力装置综合控制模式。

难点:

PSC优化控制系统仿真方法及其工作机理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标8

十四

航空发动机健康管理

1.基本概念

2.发动机健康管理系统。

3.发动机健康监视系统。

 

教学目的要求: 

1.了解航空发动机健康管理基本概念。

2.掌握航空发动机健康管理系统的工作原理和特点。

3.掌握航空发动机健康监视系统的工作机理。

重点

航空发动机健康管理系统的工作原理和特点。

难点:

航空发动机健康监视系统的工作机理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标8

十五

航空发动机控制系统试验技术

1.电子控制器在回路仿真试验

2.航空发动机控制系统半物理模拟试验。

3.航空发动机试验与验证。

 

教学目的要求: 

1.了解航空发动机电子控制器在回路仿真试验原理。

2.掌握航空发动机控制系统半物理模拟试验工作原理和特点。

3.掌握航空发动机试验与验证的工作机理。

重点

航空发动机控制系统半物理模拟试验工作原理和特点。

难点:

航空发动机试验与验证的工作机理。

课程思政融入点 

介绍中国的航空发动机行业泰斗及其贡献。

2

0

课程目标6

合计

32

0


 

二、课程目标的达成途径和措施

课程目标1的教学方法及手段:讲授(70%)、讨论(10%)、随堂练习及测验(20%

课程目标2的教学方法及手段:讲授(70%)、讨论(10%)、随堂练习及测验(20%

课程目标3的教学方法及手段:讲授(70%)、讨论(10%)、随堂练习及测验(20%

课程目标4的教学方法及手段:讲授(70%)、讨论(10%)、随堂练习及测验(20%

教学效果

本门课程依据过程性评价的理念进行考核。总成绩由平时的过程性评价成绩和期末考试成绩两部分构成,其中过程性评价成绩占40%,期末考试成绩占60%,课程考核与课程目标关联关系见表3

 

3 课程考核与课程目标关联关系表

考核

环节

分值

考核/评价细则

课程目标


1

2

3

4

过程

考核

线上自学

10

部分章节设置线上自学内容,要求按时完成,并完成相应测验等;按照百分制评分,总评后折算为10分。

4%

2%

2%

2%

课堂表现

10

积极参与课堂互动和课堂讨论,按综合百分制评分,总评后折算为10分。

2%

2%

4%

2%

课后作业

20

完成课程布置的线上作业和测验,并在规定时间内上交。按综合百分制评分,总评后折算为20分。

5%

5%

5%

5%

期末

考核

60

组织期末考试,全面考察学生对航空发动机控制系统一般知识和方法的掌握情况,并将其用于工程实践的能力。采用闭卷考试,题型包括:填空、选择、判断、简答、论述、计算等;依照参考答案、评分标准进行百分制评分,总评后折算为60分。

20%

20%

10%

10%

合计:100


参考教材

(一)建议使用教材及实验指导书

1.《现代航空动力装置控制》,黄金泉主编,航空工业出版社,2018年4月第3版。

(二)主要学习参考资源

1.《航空发动机控制(上、下册)》,樊思齐编著,西北工业大学出版社,2008年6月第1版。

2.《飞机发动机控制——设计、系统分析和监控监控》,【美】赵连春等著,张新国等译,航空工业出版社,2012年12月第1版。

3.《航空发动机燃油及控制系统设计》,姚华,黄金泉等编著,科学出版社,2022年7月第1版。

4.《涡扇发动机先进控制》,【美】Hanz Richter著,覃道亮,王曦译,国防工业出版社,2013年8月第1版。

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 航空动力装置功能,结构及原理
文档
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2021-02-28 6.00MB
1.2 航空动力装置系统发展及展望
文档
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2021-02-28 6.00MB
2.1 燃油泵(柱塞泵和齿轮泵)
视频
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2020-03-02 16.14MB
 
视频
.mp4
2020-03-02 14.57MB
 
视频
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2020-03-02 16.60MB
 
视频
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2020-03-02 16.06MB
 
文档
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2020-03-02 9.56MB
2.2 离心泵及气心泵
视频
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2021-02-28 18.41MB
 
视频
.mp4
2021-02-28 84.73MB
 
文档
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2021-02-28 9.56MB
3.1 测量元件(压力温度转速)
视频
.mp4
2020-03-15 10.26MB
 
视频
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2020-03-15 15.04MB
 
视频
.mp4
2020-03-15 17.07MB
 
视频
.mp4
2020-03-15 17.01MB
 
视频
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2020-03-15 42.92MB
 
视频
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2020-03-15 39.24MB
 
文档
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2020-03-15 1.37MB
3.2 测量元件(位移扭矩其他)
视频
.mp4
2020-03-15 6.11MB
 
视频
.mp4
2020-03-15 28.29MB
 
视频
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2020-03-15 5.59MB
 
视频
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2020-03-15 18.92MB
 
文档
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2020-03-15 1.37MB
4.1 放大元件(滑阀式液压放大器)
视频
.mp4
2020-03-20 71.63MB
 
文档
.pptx
2020-03-20 2.26MB
4.2 喷嘴挡板式放大器 ,电液伺服阀 ,高速开关电磁阀
视频
.mp4
2020-03-20 39.91MB
 
视频
.mp4
2020-03-20 10.36MB
 
文档
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2020-03-20 2.26MB
5.1 执行机构控制装置(上)
视频
.mp4
2020-03-27 10.37MB
 
文档
.pptx
2020-03-27 2.37MB
5.2 执行机构控制装置(下)
视频
.mp4
2020-03-27 34.31MB
 
视频
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2020-03-27 36.72MB
 
视频
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2020-03-27 16.04MB
 
文档
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2020-03-27 2.37MB
6.1 电子控制器(上)
视频
.mp4
2020-04-11 5.24MB
 
文档
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2020-04-11 2.21MB
6.2 电子控制器(下)
视频
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2020-04-11 7.27MB
 
视频
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2020-04-11 6.07MB
 
视频
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2020-04-11 5.28MB
 
文档
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2020-04-11 2.21MB
7.1 航空发动机控制计划概述(上)
文档
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2020-04-18 2.68MB
7.2 航空发动机控制计划概述(下)
文档
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2020-04-18 2.68MB
8.1 航空发动机数学模型(上)
文档
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2020-02-13 2.82MB
8.2 航空发动机数学模型(下)
文档
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2020-02-13 2.82MB
9.1 航空发动机状态控制系统(上)
文档
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2020-04-25 3.80MB
9.2 航空发动机状态控制系统(下)
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2020-04-25 3.80MB
10.1 航空发动机过渡态控制系统(上)
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2020-05-10 1.67MB
10.2 航空发动机过渡态控制系统(下)
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2020-05-10 1.67MB
11.1 液压机械式控制系统实例(上)
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2020-05-16 1.88MB
11.2 液压机械式控制系统实例(下)
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2020-05-16 1.88MB
12.1 FADEC系统及实例(上)
文档
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2020-05-23 1.48MB
12.2 FADEC系统及实例(下)
文档
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2020-05-23 1.48MB
13.1 进气道控制(上)
文档
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2020-05-31 5.52MB
13.2 进气道控制(下)
文档
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2020-05-31 5.52MB
14.1 飞行/动力装置综合控制(上)
文档
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2020-05-31 2.06MB
14.2 飞行/动力装置综合控制(下)
文档
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2020-05-31 2.06MB
15.1 第一课时
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2021-11-09 762.81KB
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