페덱

FADEC

Full Authority Digital Engine (또는 전자기기) Control (FAEC; 전자엔진 제어장치) 또는 Engine Control Unit (ECU; 엔진 제어장치)라고 불리는 디지털 컴퓨터와 항공기 엔진 성능의 모든 측면을 제어하는 관련 부속품으로 구성된 시스템입니다.FADEC는 피스톤 엔진과 제트 [1]엔진 모두에 대해 생산되었습니다.

피스톤 엔진용 FADEC

역사

모든 엔진 컨트롤 시스템의 목표는 엔진이 주어진 조건에서 최대 효율로 작동하도록 하는 것입니다.원래 엔진 제어 시스템은 엔진에 물리적으로 연결된 단순한 기계적 연결로 구성되었습니다.이러한 레버를 움직임으로써 조종사나 비행 엔지니어는 연료 흐름, 출력 및 다른 많은 엔진 매개변수를 제어할 수 있었다.제2차 세계 대전의 독일 BMW 801 피스톤 항공 레이디얼 엔진을 위한 Kommandogerét 기계/유압 엔진 제어 장치는 개발 [2]후기 단계에서 이를 보여주는 하나의 주목할 만한 예에 불과했습니다.이 기계식 엔진 제어는 처음에는 아날로그 전자 엔진 제어로, 나중에는 디지털 엔진 제어로 점진적으로 대체되었습니다.

아날로그 전자 컨트롤은 전기 신호를 변화시켜 원하는 엔진 설정을 전달합니다.이 시스템은 기계적 제어에 대한 명백한 개선이었지만 일반적인 전자 소음 간섭과 신뢰성 문제를 포함한 단점이 있었다.전권 아날로그 제어는 1960년대에 사용되었으며 초음속 수송기 콩코드의 [3]롤스로이스/스넥마 올림푸스 593 엔진의 구성 요소로 도입되었다.그러나, 더 중요한 입구 제어는 [4]생산 항공기에서 디지털로 이루어졌습니다.

디지털 전자 제어가 이어졌다.1968년 롤스로이스와 엘리엇 오토메이션은 국립 가스터빈 설립과 협력하여 롤스로이스 올림푸스 Mk [5]320에서 수백 시간의 작동을 완료하는 디지털 엔진 제어 시스템을 개발했습니다.1970년대에 NASA와 Pratt and Whitney는 고도로 개조된 Pratt & Whitney TF30 왼쪽 엔진을 장착한 F-111로 첫 번째 실험용 FADEC를 실험했습니다.이 실험으로 Pratt & Whitney F100과 Pratt & Whitney PW2000은 각각 FADEC를 장착한 최초의 군용 및 토목용 엔진으로, 이후 최초의 상업용 "듀얼 FADEC" 엔진으로 Pratt & Whitney PW4000을 장착하게 되었습니다.최초의 FADEC는 Dowty와 Smiths Industries Controls가 [6]Harrier II용으로 개발한 롤스로이스 페가수스 엔진이었다.

기능.

진정한 완전 권한 디지털 엔진 컨트롤에는 수동 오버라이드가 없으며, 엔진의 작동 매개 변수에 대한 완전한 권한을 컴퓨터에 부여합니다.FADEC 전체가 고장나면 엔진이 고장납니다.엔진이 디지털 및 전자적으로 제어되지만 수동 오버라이드가 가능한 경우 EEC 또는 ECU로만 간주됩니다. EEC는 FADEC의 구성 요소이지만 FADEC 자체로는 FADEC가 아닙니다.단독으로 서 있는 경우, EEC는 조종사가 개입할 때까지 모든 결정을 내립니다.

FADEC는 공기 밀도, 스로틀 레버 위치, 엔진 온도, 엔진 압력 및 기타 많은 매개변수를 포함한 현재 비행 조건의 여러 입력 변수를 수신함으로써 작동합니다.입력은 EEC에 의해 수신되어 초당 최대 70회 분석됩니다.연료 흐름, 스테이터 베인 위치, 공기 블리딩 밸브 위치 등과 같은 엔진 작동 매개 변수가 이 데이터에서 계산되어 적절히 적용됩니다.FADEC는 엔진 시동 및 재시동도 제어합니다.FADEC의 기본 목적은 주어진 비행 조건에 최적의 엔진 효율을 제공하는 것입니다.

FADEC는 효율적인 엔진 작동을 제공할 뿐만 아니라 제조업체가 엔진 제한 사항을 프로그래밍하고 엔진 상태 및 유지 관리 보고서를 수신할 수 있도록 합니다.예를 들어 특정 엔진 온도를 초과하지 않도록 하기 위해 조종사의 개입 없이 필요한 조치를 자동으로 수행하도록 FADEC를 프로그래밍할 수 있습니다.

안전.

자동화에 크게 의존하는 엔진 작동으로 인해 안전은 큰 관심사입니다.용장성은 2개 이상의 독립된 동일한 디지털채널의 형태로 제공됩니다.각 채널은 제한 없이 모든 엔진 기능을 제공할 수 있습니다.또한 FADEC는 엔진 서브시스템 및 관련 항공기 시스템에서 수신되는 다양한 데이터를 모니터링하여 내결함성 엔진 제어를 제공합니다.

2015년 5월 9일 스페인 세비야에서 발생한 에어버스 A400M 항공기 추락 사고에서 최대 3개의 엔진에 대한 추력 상실을 동시에 야기하는 엔진 제어 문제가 원인으로 인용되었다.에어버스 최고전략책임자 마르완 라후드는 5월 29일 잘못 설치된 엔진 제어 소프트웨어가 치명적인 추락의 원인이었다고 확인했다."구조적인 결함은 없지만 최종 [7]조립에서 심각한 품질 문제가 있습니다."

적용들

일반적인 민간 수송 항공기 비행은 FADEC의 기능을 설명할 수 있다.비행 승무원은 먼저 바람 조건, 활주로 길이 또는 순항 고도 등의 비행 데이터를 비행 관리 시스템(FMS)에 입력합니다.FMS는 이 데이터를 사용하여 비행의 여러 단계에 대한 전력 설정을 계산합니다.이륙 시 승무원은 스로틀을 미리 정해진 설정으로 진행하거나 가능한 경우 자동 스로틀 이륙을 선택합니다.이제 FADEC는 엔진에 전자 신호를 전송하여 계산된 이륙 추력 설정을 적용합니다. 연료 흐름 개방에 대한 직접적인 연결은 없습니다.이 절차는 비행의 [citation needed]다른 단계에 대해서도 반복할 수 있습니다.

비행 중에는 효율성을 유지하기 위해 작은 운영 변경이 지속적으로 이루어집니다.최대 추력은 스로틀이 최대로 진행되면 비상 상황에서 사용할 수 있지만 한계를 초과할 수 없습니다. 비행 승무원은 수동으로 FADEC를 [citation needed]오버라이드할 수 있는 수단이 없습니다.

이점

  • 연비 향상
  • 공차 초과 작동에 대한 자동 엔진 보호
  • 다중 채널 FADEC 컴퓨터가 장애 발생 시 용장성을 제공하므로 더욱 안전함
  • 스러스트 설정이 보장된 안전한 엔진 핸들링
  • FADEC를 재프로그래밍하는 것만으로 넓은 스러스트 요건에 단일 엔진 타입을 사용할 수 있습니다.
  • 반자동 엔진 시동을 제공합니다.
  • 엔진 및 항공기 시스템과의 시스템 통합 개선
  • 엔진 장기 상태 모니터링 및 진단 제공
  • 제어 프로세스에서 사용되는 외부 및 내부 파라미터의 수가 1단계 증가
  • 승무원이 모니터링해야 할 매개변수 수를 줄입니다.
  • 모니터링되는 파라미터의 수가 많기 때문에 FADEC는 "Fault Tolerance System"(특정 장애 구성으로 시스템이 필요한 신뢰성과 안전 제한 범위 내에서 작동할 수 있음)을 가능하게 합니다.
  • 경량화

단점들

  • 완전한 권한의 디지털 엔진 컨트롤에는 수동 오버라이드가 없으며, 엔진의 작동 매개 변수에 대한 완전한 권한을 컴퓨터에 부여합니다.(주 참조)
    • FADEC 전체가 고장나면 엔진이 고장납니다.(주 참조)
    • FADEC가 완전히 고장나면 조종사는 엔진 재시동, 스로틀 또는 기타 기능을 수동으로 제어할 수 없습니다.(주 참조)
    • 다중 FADEC를 사용하면 단일 포인트 장애 위험을 완화할 수 있습니다(모든 동일한 다중 컴포넌트에서 동일한 장애가 발생할 수 있는 설계 오류 또는 제조 오류에 의한 장애가 아니라 랜덤 하드웨어 장애라고 가정합니다).(주 참조)
  • 유압 기계식, 아날로그 또는 수동 제어 시스템에 비해 높은 시스템 복잡성
  • 복잡성으로 인해 시스템 개발 및 검증에 많은 노력을 기울인다.
  • 위기 상황(예: 임박한 지형 접촉)에서 비 FADC 엔진은 정격 추력보다 훨씬 더 많은 출력을 낼 수 있지만, FADEC 엔진은 항상 제한 범위 내에서 작동합니다.(주 참조)

참고: 대부분의 최신 FADEC 제어 항공기 엔진(특히 터보샤프트 종류)은 오버라이드하여 수동 모드로 전환할 수 있으며, 이 목록의 대부분의 단점을 효과적으로 상쇄할 수 있습니다.수동 모드를 잘못 작동하면 엔진 [contradictory]과속으로 이어질 수 있으므로 조종사는 수동 오버라이드가 어디에 위치하는지 잘 알고 있어야 합니다.

요구 사항들

  • 비행 및 엔진 매개변수를 측정하고 제어 시스템 자체에 보고하는 센서의 설계, 제조, 설치 및 유지보수를 위해 엔지니어링 프로세스를 사용해야 합니다.
  • 공식적인 시스템 엔지니어링 프로세스는 이러한 안전 중요 제어 시스템에 사용되는 소프트웨어의 설계, 구현 및 테스트에 종종 사용됩니다.이 요건은 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE) 도구와 같은 특수 소프트웨어를 개발 및 사용하는 결과로 이어졌습니다.애플리케이션 개발 도구 세트 SCADE(Estrel Technologies의 SCADE)(애플리케이션 카테고리 SCADA와 혼동하지 말 것)는 MBSE 도구의 한 예이며 FADEC 시스템 개발의 일부로 사용되고 있습니다.

조사.

NASA는 현재 집중화된 아키텍처가 아닌 분산된 FADEC 아키텍처, 특히 헬리콥터를 위한 아키텍처를 분석했습니다.유연성이 향상되고 라이프 사이클 코스트가 삭감되는 것이,[8] 유통의 메리트가 될 가능성이 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Chapter 6: Aircraft Systems" (PDF). Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge. Federal Aviation Administration. 2008. pp. 6–19. Archived from the original (PDF) on 2013-12-10. Retrieved 2013-12-18.
  2. ^ Gunston, Bill (1989). World Encyclopedia of Aero Engines. Cambridge, UK: Patrick Stephens Ltd. p. 26. ISBN 1-85260-163-9.
  3. ^ Pratt, Roger W (2000). Flight Control Systems: Practical Issues In Design and Implementation. Institute of Electrical Engineers. p. 12. ISBN 0852967667.
  4. ^ Owen, Kenneth (2001). Concorde: Story of a Supersonic Pioneer. Science Museum. p. 69. ISBN 978-1-900747-42-4.
  5. ^ "1968 2110 Flight Archive".
  6. ^ Gunston(1990) 항전: 영국 웰링버러 소재 항공 전자제품 패트릭 스티븐스(Patrick Stephens Ltd),[page needed] ISBN 1-85260-133-7의 이야기와 기술.
  7. ^ Chirgwin, Richard (2015-05-31). "Airbus confirms software brought down A400M transport plane". The Register. Retrieved 2016-02-20.
  8. ^ "Distributed Engine Control" (PDF). Nasa.gov. Archived from the original (PDF) on 2016-12-22.

외부 링크