全權限數字式電子控制器全權數字式電子控制器(FullAuthorityDigitalElectronicController,FADEC)是負責起動、運轉、關車的控制，監控與指示，數據提取。還記錄存貯APU每次啟動的參數和故障信息。

FADEC的核心是一臺微處理器,其內部有四塊印刷電路板：微處理器板，數模轉換板,輸入/輸出濾波板和電源板。具有可靠性高、維護方便的特點。FADEC安裝在飛機后貨艙艙門的旁邊，它是一個ARINC3/8的短盒，盒子后面的電接頭J3，連接APU和飛機電氣系統，用于APU的參數采集，以及控制、指示；前面板上有一個數字顯示器、一個顯示按鈕和一個電插頭（J1），當按下顯示按鈕，數字顯示器會顯示FADEC記錄的12條滾動故障信息，前面板上的電插頭J1用來和便攜式計算機相聯結，以提取FADEC內存貯的更多的信息。

航空發動機全權限數字式電子控制（FADEC）AFADEC(FullAuthorityDigitalEngineControl)isasystemconsistingofadigitalcomputer,calledanElectronicEngineControl(EEC),anditsrelatedaccessoriesthatcontrolallaspectsofaircraftengineperformance.FADEC=FullAuthorityDigitalEngineControl,orFADEC=FullAuthorityDigitalElectronicsControl

控制

1.啟動控制

FADEC接到啟動指令，即向點火激勵器發出指令點火，同時發出指令使啟動燃油活門打開，APU點火加速，當FADEC監測到APU轉速達到50%N，同時EGT有50°F溫升時，便控制主燃油電磁活門打開，并給主燃油伺服活門一個100mA的電信號，使活門全開，使APU加速增快；55%N時，FADEC關斷點火激勵器電源，停止點火；70%N時，關斷啟動電磁活門，APU由主活門供油加速到98%，這時FADEC由加速控制轉為速度控制，通過加給主燃油伺服活門上的0～100mA的電信號，控制供油量，使APU平穩加速到100%N，并保持恒定。

2.運轉與加載控制

APU正常運轉、加載時，FADEC監控APU的排氣溫度（EGT）和轉速（SPD）的變化，根據外界大氣溫度（OAT）、外界大氣壓力（OAP），經內部計算，控制加到主燃油伺服活門上的電信號的大小（0-100mA），控制供油量，使APU恒速。使用APU引氣時，FADEC根據EGT變化，輸出一個0～100mA的電信號加給引氣伺服活門，控制引氣活門的開度，從而最大限度地使用引氣。

3.關車控制

FADEC關車控制有自動關車控制和人工關車控制兩種。當FADEC探測到超轉（>105%N）、低轉（<97%N）、滑油溫度高、滑油壓力低、兩個轉速傳感器全部失效、兩個熱電偶全部失效、EGT超溫等故障信息時，經計算確認，啟動自動關車程序，控制APU關車；當FADEC接到正常關車指令或是APU火警手柄拉出時，控制關斷主燃油活門，并按人工關車程序關車。

監控與指示FADEC通過各種傳感器監控APU的EGT、SPD，以及維護、失效故障等信息，經計算比較后，輸出到P5板的儀表和指示燈。

信息記錄及存貯FADEC記錄12套APU啟動關車運轉參數（SPD、EGT、OAT、OAP、FF等），12條滾動信息和100條故障信息，存貯在其內部的NVM（靜態存貯器）內，掉電信息不會丟失。

(1)在FADEC面板上通過按壓故障顯示按鈕，面板上的數字顯示器會顯示FADEC記錄的12條滾動故障信息代碼。12次歷史(HIST)循環將以每4～6秒一個循環的速率自動轉動,在完成當前的歷史信息后顯示"END"。一個循環若沒有故障/維護信息,將顯示"OK"字頭。在一些少于12次啟動循環的情況下,將顯示"N/A"。

(2)用手提電腦通過專用電纜和FADEC面板上的電插頭J1相連接，利用漢密爾頓·勝特蘭公司的專用軟件(該公司提供的特種工具SundstrandP/NAGE70013orTM90354就是一臺裝有專用軟件的筆記本計算機），可以下載NVM中存貯的所有信息，還可以在線觀察APU啟動、運轉、關車的各種動態參數。

這些APU數據包括：APU啟動次數、APU工作時間、APU序號、FADEC型號/序號、EGT、SPD、APU燃油流量、APU進氣壓力、APU進氣溫度、存在故障的FADEC代碼、維護信息等。

FADEC的維護FADEC有上電自檢功能，若其本身有故障，前面板上的數字顯示器窗口將會顯示故障代碼"ECU"或黑屏。

當更換FADEC或發動機后，FADEC將記錄并儲存新的發動機序號（發動機上裝有識別組件，向FADEC提供發動機序號），并抹去所有滾動信息。儲存在NVM中的其他信息將被儲存并能通過專用電腦下載。當FADEC通電后,發動機序號被存入FADEC的記憶體（NVM）中。EEC—FADEC功能：用數字信號控制相關閥門，進行穩態與瞬態智能控制，不再采用液壓、機械液壓或氣壓裝置，燃油系統只剩下泵、控制閥、獨立的切斷開關以及最少量的必要的附加裝置以防在電子系統失效時保證發動機的安全。

EEC—FADEC

控制系統EEC—FADEC發動機電子控制系統

EGT和轉速是主要控制參數FunctionTrueFADECshavenoformofmanualoverrideavailable,placingfullauthorityovertheoperatingparametersoftheengineinthehandsofthecomputer.IfatotalFADECfailureoccurs,theenginefails.Iftheengineiscontrolledelectronicallybutallowsformanualoverride,itisconsideredsolelyanElectronicEngineControl(EEC).Whenstandingalone,theEECmakesallofthedecisionsuntilthepilotwishestointervene.FADECworksbyreceivingmultipleinputvariablesofthecurrentflightconditionincluding,throttleposition,enginetemperatures,enginepressuresandmanyothers.TheinputsarereceivedbytheEECandanalyzedupto100timespersecond.Engineoperatingparameterssuchasfuelflow,statorvaneposition,position,andothersarecomputedfromthisdataandappliedasappropriate.TheFADEC'sbasicpurposeistoprovideoptimumengineefficiencyforagivenflightcondition.FADECalsoallowsthemanufacturertoprogramenginelimitationsandreceiveenginehealthandmaintenancereports.Forexample,toavoidexceedingacertainenginetemperature,theFADECcanbeprogrammedtoautomaticallytakethenecessarymeasureswithoutpilotintervention.航空發動機先進控制概念及最新進展FADEC概況FADEC利用數字式電子控制系統的極限能力來完成系統所規定的全部任務，是高性能飛機發動機以及一體化控制必然采取的控制形式，是該領域的發展方向和研制重點。

FADEC系統包括燃油泵系統，主燃油、加力燃油計量裝置，放氣活門控制，變幾何位置作動，葉尖間隙主動控制，傳感器，專用電源發電機以及電子控制器等完整的控制系統。FADEC的優點（1）提高發動機性能。FADEC的計算能力強、精度高，能夠在整個飛行范圍發揮發動機的最佳性能；能夠改善發動機的啟動和過渡特性；能夠改善發動機安全保護。FADEC的數值計算和邏輯判斷能力可在更合理的范圍選擇控制規律；容易實現發動機控制方案的變動，通過修改軟件就可以尋找最佳控制性能。

（2）降低燃油消耗量。由于FADEC可實現發動機的最佳控制，因此，發動機控制器更換時，可減少乃至不需要調整運轉，加之慢車轉速的閉環控制、引氣最佳化，結合自動油門等措施，能夠減少燃油消耗。

（3）提高可靠性。由于采用余度技術、故障診斷、恢復功能，而且減少了超溫、超轉、過應力等情況，使發動機的可靠性提高。

（4）降低成本。由于包括自測試、診斷、記憶等功能，可實施計算機輔助故障診斷，給維護帶來方便。加上更換控制裝置不需要調整運轉，使發動機維修成本降低。

（5）易于實現發動機狀態監控，易于實現與飛機控制的一體化。

BasiccomponentsofFADECTwoElectronicControlUnits(ECUs)HealthStatusAnnunciator(HSA)FADECSensorset(1)SpeedSensorAssembly(SSA)(4)CylinderHeadTemperature(CHT)(4)ExhaustGasTemperature(EGT)(2)ManifoldAirPressure(MAP)(2)ManifoldAirTemperature(MAT)(2)FuelPressureSensors(1)ThrottlePositionSwitch(WOT)Systemcontinuouslymonitorsandcontrolsignitiontiming,fuelinjectiontiming,andfuel-to-airratiomixtureTherefore,aFADECequippedenginedoesnotrequiremagnetosandeliminatestheneedformanualfuel/airmixturecontrol.HistoryThegoalofanyenginecontrolsystemistoallowtheenginetoperformatmaximumefficiencyforagivencondition.Thecomplexityofthistaskisproportionaltothecomplexityoftheengine.Originally,enginecontrolsystemscomprisedsimplemechanicallinkagescontrolledbythepilot.Bymovingthrottleleversdirectlyconnectedtotheengine,thecouldcontrolflow,poweroutput,andmanyotherengineparameters.Followingmeansofenginecontrolcametheintroductionofenginecontrol.Analogelectroniccontrolvariesanelectricalsignaltocommunicatethedesiredenginesettings.Thesystemwasanevidentimprovementovermechanicalcontrolbuthaditsdrawbacksincludingcommonelectronicnoiseinterference.Thissystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentoftheOlympus593Engine.Followinganalogelectroniccontrol,theclearpathwasdigitalelectroniccontrol.Laterinthe1970sandexperimentedwiththefirstexperimentalFADEC,firstflownonanfittedwithahighlymodifiedleftengine.TheexperimentsledtoandbeingthefirstmilitaryandcivilenginesrespectivelyfittedwithFADECandlatertheasthefirstcommercial"dualFADEC"engine.隨著航空技術現代化的不斷發展，對飛機動力的發展提出了更高的要求，發動機控制系統也已由原來的機械、液壓控制發展為數字式電子控制系統直至全權限數控系統。國外在20世紀70年代就開展航空發動機數字電子控制的研究，80年代這項技術逐步進人應用階段。目前90年代國外新研制的航空發動機幾乎全部使用了數字式電子控制系統，我國開展這項工作起步并不晚，也始于20世紀70年代，但進展一直較緩慢。為了加快這項工作進度，80年代中·試飛院用一架殲8II改裝為FADEC控制系統試驗機，并開展了相應的飛行試驗研究。國內于90年代開始發動機數字式控制系統的研制。我國航空發動機實現數控跨越《科學時報》2004.5.27由成都航空儀表公司研制的某型FADAC試飛成功。這種電子控制器是為貴航發動機設計所的某航空發動機(wp13)系統配套研制的。

在中國飛行試驗研究院進行的系統驗證試飛過程中，作為核心控制部件的該電子控制器配合數控系統順利完成了所有規定科目試飛考核。該系統成功實現了發動機由機械電氣控制到數字計算機控制的轉變，同時對提高發動機作戰性能、提高發動機工作安全性和可靠性、減小飛行員操作強度等有顯著的效果，使我國發動機的控制技術達到更高的水平。

614所航空動力控制系統研究所(無錫614所)成立于1975年.航發控制系統設計、研究、試驗、制造、修理、服務的科研機構。FADEC研究shi主要專業。

六一四所科技隊伍實力雄厚，人員結構以中青年為主體，本科以上181名，25名博碩士；研究員19名，其中享受“政府特殊津貼”的14人，高工53人。

是中航唯一的FADEC重點實驗室，實驗室中有先進的系統研究、環境試驗、數字仿真和物理實驗設備。目前，已具備進行FADEC總體設計、軟件開發、硬件設計、可靠性設計、仿真技術等方面的研究能力，已為我國研制出多種型號的FADEC系統，并在余度設計、建模與驗模技術、數據采集與監控技術、故障檢測技術、CAD/CAM設計等方面取得了重大突破，獲得了多項部級和國家級成果。

六一四研究所依托長期從事發動機研究的技術基礎，加強科技開發和科研成果轉化，現有52個科技項目及多項技術獲科研成果獎，有一批科技成果已轉化為民用高科技產品。Thissystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentofthe593Engine.Theanalogelectroniccontrolsystemwaspioneeredinthe1960sandfirstintroducedasacomponentoftheOlympus593Engine.英國《防務新聞》2003年10月由FADEC國際公司研制和生產的第一個全權數字電子發動機控制裝置FADEC3已裝在GE90-115B發動機上完成了取證工作。中部的白色盒子就是FADEC

F404-GE-IN20羅·羅公司發展先進大型發動機用FADEC設備

[美國《航空周刊與航天技術》2004年6月7日刊報道]目前，羅·羅公司正在發展一種可改善功能、提高處理速度同時降低成本的先進大型發動機用FADEC系統。羅·羅公司正自籌資金與古德里奇（Goodrich）公司一起發展這種稱為推進控制與監視裝置（PCMU）的新設備。同時，該公司還在美國海軍的“先進鷹眼”計劃下，發展一種相似的T56發動機控制系統。這兩個計劃將協同發展。

羅·羅公司的目標是為其整個大型發動機系列（包括AE2100渦槳發動機、AE3007渦扇發動機的軍用型和AE1007傾轉旋翼發動機）發展一套通用的FADEC硬件（不過是單獨的硬件）。該計劃的目標是建立一個集發動機控制和監視能力于一身的雙通道單個箱體的FADEC設備。羅·羅公司目前的FADEC是20世紀80年代的單通道設備，沒有監視發動機的能力。該推進控制和監視設備的目標是：

?使處理器速度比現有的FADEC提高12倍；

?與目前具有只讀記憶和錯誤代碼儲存能力的FADEC相比，記憶能力提高32~64倍

?發展一種全功能的發動機和推進器監視能力；

?從單通道的雙箱體結構轉變為雙通道的單箱體設計；

?采用圖形到代碼的系統，該系統可根據流程圖生成用ADA和C+語言編寫的軟件。

這種方法大大提高了軟件效率，當改型發動機時，可降低發展新控制系統的成本和縮短研制時間。

該計劃從2003年年初開始，第一步是對羅·羅公司的現有發動機包括TAY611、遄達500和RTM322的FADEC硬件進行認真研究。這樣，新的FADEC將具有與遄達500發動機FADEC相同的處理器。

羅·羅公司發展這種新設備的方法是制造和試驗硬件樣機、獲得硬件的特殊要求，然后進行初始和關鍵的設計審查。初始硬件的概念設計于2003年2月結束，第一臺設備于11月研制出來用于試驗。然后完成了硬件/軟件的綜合，2004年1月和2月，進行了一個實時的發動機模擬校驗。

在45天的時間里，羅·羅公司用一種只能控制速度和功率的功能有限的樣機系統分別運行了一臺AE2100、一臺AE3007和一臺AE1107發動機。

羅·羅公司將繼續進行PCMU和“先進鷹眼”的工作。后者從4月開始，初始設計評審在8月進行，關鍵設計評審在2005年2月進行，首臺發動機試驗將在2005年10月開始。PCUM的初始設計評審將在10月份進行，關鍵設計評審將在2005年4月進行。（中國航空信息中心胡曉煜）LowVoltageHarness

Figures3-2and3-1inFADECmanualConnectsallessentialcomponentsofFADECFuelInjectorCoilsandallsensors(exceptSSA,FuelPressure,ManifoldPressure)arehardwiredtothelowvoltageharnessAllinformationfromsensorswillflowtotheElectronicControlUnitsfordataprocessingandanalysisElectronicControlUnit(ECU)

3-7to3-9inFADECmanual“Brain”oftheEngineControlSystemECUdividedintoanupperandlowerportionLowerportioncontainstheElectronicCircuitBoardthatprocessesalldataUpperportioncontainstheignitioncoilsforthesparkplugs(eachECUhas(4)coils)ECUcont’dTheelectroniccircuitboard(lowerportion)ofeachECUcontains(2)independentmicroprocessorcontrollerswhichserveascontrolchannels(1)controlchannelisassignedtooperateasingleenginecylinder(thusoneECUperpairofcylinders)ECU#1controlsopposingcylinders1&2…ECU#2controlsopposingcylinders3&4ECUcont’dControlchannelwillreceivethesensorinputsandmonitoranychangesControlchannelwillusetheseinputstopreciselytrimthefueltoairratiogoingintoeachcylinderTherefore,thecontrolchannelsalloweachcylindertobeindividuallyleanedorenrichedECUcont’dIfonecontrolchannelfailswithinanECUtheothercontrolchannelcanoperateit’sassignedcylinderaswellastheopposingcylinderasbackupcontrolforfuelinjectionandignitiontimingAllcriticalsensorsareredundantwithonesensorfromeachtypeconnectedtoacontrolchannelindifferentECUsSyntheticsoftwaredefaultvaluesarealsousedshouldbothsensorsofaredundantpairfail…therefore,FADECwillalwayshaveavaluetoworkoffofsoitcaninjectanaverageamountoffueltothecylinderHealthStatusAnnunciator(HSA)HSAcont’dConsistsof(5)lightsonpanelandWOTHSAprovidesinformationregardingthestatusoftheFADECsystemWehavethe2-lightsystemdisplayreferencedinthemanualplusadditionalindicatorsasseenontheHSAHSAwillnotgiveyouawarningorcautionlightforOILtemp/pressureorALTFAILHSAlightsFADECWARN:EngineFailuremaybeimminent,morethan(1)cylinderisaffected…landASAPFADECCAUTION:99.99%ofinstalledcomponentsareworking.Noimmediateactionisreq’d.MostcommonexampleisabadEGTsensor…allsensorsareredundantANYTIMEYOUGETAWARNINGORCAUTIONREFERTOVM1000…thisisawindowintowhatFADECseesHSAlightscont’dPPWRFAIL:PrimaryBatteryisnotbeingcharged,willbeaccompaniedbyEBATFAIL…youwillstartdrainingbothbatteriesandhaveatleast60minutestoland.YoursecondarybatterywillonlypowerFADEC,AI,andTurnCoordinatorEBATFAIL:BackupBatterynotbeingcharged,everythingcanrunfromPrimaryPowerSource/BatteryHSALightscont’dFUELPUMP:illuminateswhenFuelBoostPumpModeSwitchisinONorOFF.Ifthislightisilluminateditmeansthatyouaremanuallycontrollingthefuelpumporthatthefuelpressureisoutofthe20-40psirange.IlluminatesforelectricdrivenfuelpumpaswellasenginedrivenpumpWOT:belowHSApanel.IlluminateswhenThrottlePositionSwitch(TPS)iscontacted(fullthrottle),signalsenttoECUthatmaxpowerisreq’dwhichcausesFADECtosetfueltoairratioforBestPowerFADECIgnitionSystemConsistsofhighvoltageharnessandsparkplugs(2plugspercylinder)Employsawastesparkignitionsystem-plugsfireonceoncompressionandonceonexhaust...thiskeepsplugscleanECU#1firestopandbottomsparkplugsforcylinders1&2ECU#2firestopandbottomsparkplugsforcylinders3&4PowerSuppliesPrimaryPowerSource(PPS)-14v60ampalternatorand12v25AhLeadAcidtypebattery(locatedaftbaggagecompartment)SecondaryPowerSource(SPS)-12v7AhLeadAcidtypebatteryPPSandSPShaveseparatesetofbreakersandthepowersupplycircuitsareseparatedBatteryconditionmonitorwillilluminateHSAwithPPWRFAILorEBATFAILtoalertpilotofpossiblepowersupplylossPowerSuppliescont’dFADECoperatesoffofprimarypowersourcewithalternatorindefinitelyAlternatorfails-FADECwilluseprimarybatteryuntil12vthenwillcyclebetweenusingPPSandSPSeveryvolt(FADECalwayslookingforbestpowersource)untilbatteriesaredrainedFADECcanoperateonSPS(akabackuporemergencybattery)foratleast1hourSPSisonlytosupplypowertoFADEC(AIandTCwillalsowork)andcannotbeusedforstartingFADECSystemRedundancyPowerSupplies(PPSandSPS)Ifacontrolchannel(CC)hasafault,theotherCCwithinthesameECUiscapableofoperatingitsassignedcylinderaswellastheothercylinderexperiencingthefaultAllsensorsareredundantwithonesensorfromeachpairconnectedtochannelsindifferentECUs.SyntheticsoftwaredefaultsareusedincaseofsensorfailureREVIEWFADECutilizeasetofredundantsensorslinkedtotherespectiveECUECUthenusesdatatoanalyzeandcontroltheignitiontiming,fuelinjectiontimingandfueltoairratioforeachcylinderFADECispoweredby3sources:alternator,primarybattery,emergencybattery…FADECneedsonly1powersourcetooperateReducesapilot’s“busywork”

15%morefuelefficiencythancorrectandaccurateconventionalmixturecontrolLowVoltageHarnessFADEC的最新研究進展目前的發動機控制系統是集中式余度FADEC，所有的控制規律處理和計算、余度管理以及輸入/輸出信號的濾波和處理都經由FADEC進行，控制系統中最重的是引線和接頭。未來的FADEC將采用分布式控制系統，與集中式FADEC相比，引線數、接頭數和重量分別由2214kg、112kg和134kg減少到320kg、80kg和50kg。在分布式控制系統中，靈巧裝置通過一條余度的高速數字數據總線和FADEC通信。靈巧裝置可以是一個傳感器，或一個作動器，或是兼有傳感和作動功能的裝置。每個靈巧裝置有自己的處理元件，可以執行所要求的當地功能。為使溫升和功耗最小，還將采用變速和變流量泵。

除了降低發動機控制系統的復雜性和重量之外，分布式控制系