转速传感器失效对发动机转速控制系统影响分析

朱日兴

(中国民航大学 适航学院 民用航空器适航审定技术重点实验室， 天津 300300)

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航空发动机中应用了多种传感器，以检测系统运行过程中的各种参数，其中的风扇转速是发动机的关键控制变量。《航空发动机适航规定》(CCAR-33部)的33.28条款对发动机控制系统提出“单点故障”的要求[1]。现有对发动机控制系统的研究都是在传感器正常状态下进行，然而，随着发动机研制的不断发展，其性能水平不断提高，使得测试部位常常处于更恶劣的工况环境中[2,3]。据统计，一般控制系统中传感器故障占总故障的80%以上[4]，而某型飞机减小转速信号的故障中，传感器故障占比超过50%[5]。

由于传感器故障情况比较复杂，国内外研究人员从不同的角度提出了多种传感器故障分类方法。传感器失效模式根据故障程度大小可分为故障变化幅度大且突然的硬故障及变化幅度小且缓慢的软故障，这是最普遍的分类方法[6]。而根据故障的产生原因则又可将其分为偏置故障、漂移故障、冲击故障、开路故障、短路故障及周期性干扰故障等[7]。通常对于传感器失效的分析都是在硬故障与软故障两类故障模式中进行，鲜有在更为细致的传感器失效模式中进行失效影响的研究。本文针对航空发动机转速控制系统进行转速传感器失效影响研究。通过MATLAB/Simulink仿真平台，以不同电流信号来表征偏置、漂移、冲击、开路、短路和周期性干扰故障等传感器失效模式，观测控制系统的风扇转速响应、燃料流量输出、偏差信号、传感器输出信号等的变化趋势，综合分析传感器各失效模式对转速控制系统的影响。……