隨著航空工業(yè)向多電化、電氣化方向快速發(fā)展，多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛行器核心動(dòng)力系統(tǒng)，正經(jīng)歷深刻的技術(shù)變革。傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)依賴液壓、機(jī)械和氣動(dòng)等二次能源系統(tǒng)的局面正在被打破，電力能源系統(tǒng)逐漸成為發(fā)動(dòng)機(jī)控制與動(dòng)力提取的主要手段。這一轉(zhuǎn)變不僅簡(jiǎn)化了發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性和維護(hù)性，更為航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化開(kāi)辟了新途徑。多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)引入大功率起動(dòng)發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、發(fā)電、助推等多功能一體化，在提升燃油效率、降低排放、增強(qiáng)控制靈活性等方面展現(xiàn)出巨大潛力。世界主要航空強(qiáng)國(guó)紛紛布局多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究，從系統(tǒng)建模、控制方法到試驗(yàn)驗(yàn)證全面推動(dòng)技術(shù)發(fā)展，為下一代高效環(huán)保航空推進(jìn)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。本文將從建模技術(shù)、起動(dòng)發(fā)電機(jī)影響、系統(tǒng)優(yōu)化控制及試驗(yàn)驗(yàn)證等多角度，全面剖析多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)。

一、多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)建模與仿真方法

多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)的精確建模是實(shí)現(xiàn)高精度控制的基礎(chǔ)，其核心挑戰(zhàn)在于如何準(zhǔn)確描述并整合機(jī)械、電氣、熱力學(xué)等多個(gè)物理域在不同時(shí)間尺度上的動(dòng)態(tài)耦合過(guò)程。這些耦合效應(yīng)主要體現(xiàn)在三個(gè)層面：首先，起動(dòng)發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)機(jī)械連接直接傳遞扭矩并相互影響轉(zhuǎn)速，構(gòu)成強(qiáng)機(jī)械耦合；其次，各類電力電子負(fù)載通過(guò)交直流母線進(jìn)行復(fù)雜的電能交換，形成電氣耦合網(wǎng)絡(luò)；最后，系統(tǒng)中各部件因效率損耗產(chǎn)生的熱量與熱管理系統(tǒng)之間構(gòu)成熱-功耦合。這些耦合關(guān)系使得發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的改變會(huì)直接影響發(fā)電品質(zhì)與電力負(fù)載的穩(wěn)定性，而電氣系統(tǒng)負(fù)載的突變同樣會(huì)反作用于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)，可能誘發(fā)轉(zhuǎn)子失穩(wěn)或喘振等安全問(wèn)題。

在仿真技術(shù)層面，跨時(shí)間尺度整合是建模過(guò)程中的另一大核心難題。電氣系統(tǒng)（如功率變換器）的開(kāi)關(guān)頻率通常高達(dá)數(shù)十kHz，為準(zhǔn)確捕捉其高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)與諧波特性，仿真步長(zhǎng)需達(dá)到微秒級(jí)；而航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為大慣性的熱力學(xué)系統(tǒng)，其氣動(dòng)與燃燒過(guò)程的主導(dǎo)動(dòng)態(tài)通常在毫秒級(jí)。當(dāng)試圖在統(tǒng)一框架下進(jìn)行聯(lián)合仿真時(shí)，若將發(fā)動(dòng)機(jī)模型也強(qiáng)制采用微秒級(jí)步長(zhǎng)，其復(fù)雜的熱力學(xué)計(jì)算將導(dǎo)致計(jì)算量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，使得控制算法的設(shè)計(jì)與實(shí)時(shí)仿真變得幾乎不可能。研究表明，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)這類慢動(dòng)態(tài)過(guò)程，微秒級(jí)的電氣高頻紋波對(duì)其宏觀動(dòng)態(tài)的影響微乎其微。因此，當(dāng)前的研究重點(diǎn)之一在于通過(guò)模型降階方法，在保證模型對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)置信度的前提下，將電氣系統(tǒng)的仿真時(shí)間尺度從微秒級(jí)等效至毫秒級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高效、高精度實(shí)時(shí)仿真。

為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究人員根據(jù)控制研究的不同目的，將模型分為三類：總體性能研究模型側(cè)重于系統(tǒng)級(jí)的能量流動(dòng)與穩(wěn)態(tài)效率評(píng)估；能量管理研究模型關(guān)注功率在不同能源（如燃油、電池）之間的動(dòng)態(tài)分配與優(yōu)化調(diào)度；控制算法研究模型則需精確反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，用于控制律的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。其中，基于部件級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型與起動(dòng)發(fā)電機(jī)特性的集成模型是當(dāng)前研究的典型范式。例如，南京航空航天大學(xué)團(tuán)隊(duì)在構(gòu)建半渦電分布式推進(jìn)（TeDP）系統(tǒng)實(shí)時(shí)模型時(shí)，采用了部件級(jí)建模方法，并通過(guò)分布式迭代策略來(lái)解決系統(tǒng)整體收斂難的問(wèn)題，最終在2.1 GHz主頻的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了平均單步0.126 ms的實(shí)時(shí)仿真，為后續(xù)控制器的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

二、起動(dòng)發(fā)電機(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的耦合作用

起動(dòng)發(fā)電機(jī)作為多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心作動(dòng)~發(fā)電一體化部件，其與發(fā)動(dòng)機(jī)的耦合關(guān)系深刻影響著整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的性能邊界與控制架構(gòu)。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，起動(dòng)發(fā)電機(jī)取代傳統(tǒng)的空氣起動(dòng)器或液壓起動(dòng)器，通過(guò)精確的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制，為優(yōu)化起動(dòng)過(guò)程提供了新的自由度。研究表明，基于變量替換法設(shè)計(jì)的起動(dòng)過(guò)程協(xié)同控制計(jì)劃，能夠在確保不喘振、不超溫、不富油的嚴(yán)格約束下，顯著提升點(diǎn)火成功率并縮短起動(dòng)時(shí)間。該技術(shù)路徑通過(guò)將起動(dòng)發(fā)電機(jī)扭矩作為直接控制量，以轉(zhuǎn)子加速度為被控量構(gòu)成PID閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)了起動(dòng)過(guò)程的精確管理與優(yōu)化。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)電狀態(tài)，起動(dòng)發(fā)電機(jī)承擔(dān)的功率提取行為成為影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。電力負(fù)載的波動(dòng)會(huì)轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的阻力矩波動(dòng)，引起轉(zhuǎn)速變化，進(jìn)而影響壓氣機(jī)與渦輪的匹配工作線。為解決此問(wèn)題，一種狀態(tài)調(diào)節(jié)協(xié)同控制計(jì)劃被提出。該策略采用負(fù)載波動(dòng)時(shí)起動(dòng)發(fā)電機(jī)的電流變化來(lái)表征用電功率的瞬變，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的需求轉(zhuǎn)速，通過(guò)二維插值前饋補(bǔ)償燃油流量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的快速重構(gòu)與穩(wěn)定控制。這種前饋-反饋復(fù)合控制架構(gòu)有效抑制了電力負(fù)載變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)核心狀態(tài)的干擾，提升了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。

在飛機(jī)高功率需求階段，如起飛和爬升，起動(dòng)發(fā)電機(jī)可切換至電動(dòng)機(jī)模式，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供輔助動(dòng)力，此即動(dòng)力助推功能。ATR公司與普惠加拿大合作的輕度混合電推進(jìn)項(xiàng)目是一個(gè)典型案例，其在PW127XT渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)上集成了200kW級(jí)電動(dòng)機(jī)，在起飛爬升階段提供約10%的額外動(dòng)力。這使得核心機(jī)可以針對(duì)巡航這一主要工況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提升整個(gè)任務(wù)剖面的平均效率。該技術(shù)路徑預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)燃油消耗的兩位數(shù)百分比降低，若結(jié)合氣動(dòng)與螺旋槳的改進(jìn)，最終可使驗(yàn)證機(jī)的總油耗降低20%。

起動(dòng)發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的協(xié)同控制更進(jìn)一步體現(xiàn)在系統(tǒng)級(jí)的能量管理上。通過(guò)合理設(shè)計(jì)協(xié)同控制策略，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率的"削峰填谷"。這意味著發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)可以專注于優(yōu)化其高效率的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，而無(wú)需在設(shè)計(jì)上為持續(xù)時(shí)間較短的高功率或低功率狀態(tài)做出過(guò)多妥協(xié)。李雪偉等人的研究證實(shí)，這種控制自由度使得發(fā)動(dòng)機(jī)部件（如壓氣機(jī)和渦輪）能夠在更寬的工作范圍內(nèi)保持較高效率，同時(shí)也為發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

三、雙起動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)型與渦輪電能量管理技術(shù)

為滿足未來(lái)多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)功率等級(jí)與系統(tǒng)可靠性的極致要求，雙起動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)型已成為重要的技術(shù)發(fā)展方向。該構(gòu)型通過(guò)兩臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)并聯(lián)協(xié)同工作，不僅提升了系統(tǒng)的總功率處理能力，更通過(guò)冗余設(shè)計(jì)顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速狀態(tài)，雙起動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)型通過(guò)先進(jìn)的電功率傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了性能優(yōu)化。具體而言，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低效率的低轉(zhuǎn)速區(qū)間時(shí)，通過(guò)精確控制兩臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)之間的功率分配，可以主動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，使其工作點(diǎn)移至更高效率的區(qū)域，從而提升整機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

雙起動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率分配優(yōu)化策略是其性能提升的核心。根據(jù)飛行任務(wù)階段、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和總功率需求，智能地分配兩臺(tái)電機(jī)之間的負(fù)載，不僅能降低單個(gè)電機(jī)的熱負(fù)荷、延長(zhǎng)其壽命，還能優(yōu)化系統(tǒng)整體效率。特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速、高扭矩儲(chǔ)備的工況下，通過(guò)合理的功率分配，可以在不增加燃油消耗的前提下，提供更大的電力輸出，這對(duì)于提升現(xiàn)代航空器日益增長(zhǎng)的戰(zhàn)務(wù)/航電功率需求具有重要意義。

渦輪電能量管理技術(shù)是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)渡狀態(tài)（如加速、減速）性能優(yōu)化的重要方法。在發(fā)動(dòng)機(jī)加速過(guò)程中，渦輪電能量管理系統(tǒng)可以瞬時(shí)減少?gòu)陌l(fā)動(dòng)機(jī)提取的電力，將更多的軸功率用于推動(dòng)轉(zhuǎn)子加速，從而縮短加速時(shí)間。相反，在減速過(guò)程中，增加發(fā)電功率有助于更快地降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改善減速響應(yīng)。這種基于動(dòng)態(tài)功率調(diào)度的能量管理策略，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在過(guò)渡過(guò)程中依然能保持良好的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)定性。

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，渦輪電能量管理依賴于先進(jìn)的控制算法與高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的功率電子設(shè)備。模型預(yù)測(cè)控制因其能夠處理多變量、帶約束的優(yōu)化問(wèn)題，非常適合用于計(jì)算最優(yōu)的功率分配序列。同時(shí)，基于寬禁帶半導(dǎo)體的高功率密度電機(jī)控制器為執(zhí)行復(fù)雜的能量管理指令提供了硬件基礎(chǔ)，確保了控制策略的快速與精確執(zhí)行。

雙起動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)型與渦輪電能量管理的深度結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)跨工況的綜合性能優(yōu)化提供了可能。在NASA提出的STARC-ABL渦輪電推進(jìn)飛行器概念中，從兩臺(tái)多電渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓軸提取總計(jì)2.6 MW的電能，通過(guò)系統(tǒng)級(jí)的能量管理策略，實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)系統(tǒng)整體效率的顯著提升。這種大功率電機(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的深度耦合，標(biāo)志著多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)正從單一的部件控制，邁向全系統(tǒng)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化的新階段。

四、推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變革引發(fā)的協(xié)同控制技術(shù)革新

多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，直接推動(dòng)了整個(gè)飛行器推進(jìn)系統(tǒng)在能量來(lái)源與推力產(chǎn)生方式上的結(jié)構(gòu)性變革。能量來(lái)源多元化與推力提供分布式是這一變革的典型特征。燃油不再是機(jī)上的唯一能量來(lái)源，高能量密度的電池系統(tǒng)被引入，形成了混合電推進(jìn)架構(gòu)。根據(jù)推力由發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)、電力風(fēng)扇單獨(dú)提供或共同提供的方式，可以分為傳統(tǒng)多電發(fā)動(dòng)機(jī)、全渦輪電推進(jìn)系統(tǒng)及半渦輪電推進(jìn)系統(tǒng)等多種構(gòu)型。這種深層的結(jié)構(gòu)變化，催生了能量管理、故障診斷與推力分配等方面的協(xié)同控制技術(shù)革新。

在能量管理控制領(lǐng)域，多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要根據(jù)不同的飛行狀態(tài)，實(shí)時(shí)優(yōu)化各能量源的輸出功率。對(duì)于串聯(lián)混合電推進(jìn)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與推進(jìn)器解耦，其工作點(diǎn)可以完全獨(dú)立于飛行狀態(tài)，始終維持在高效率區(qū)域運(yùn)行。而對(duì)于并聯(lián)混合電推進(jìn)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電力風(fēng)扇共同提供推力，需要實(shí)時(shí)優(yōu)化兩者之間的推力分配比例。這類優(yōu)化問(wèn)題通常以推進(jìn)系統(tǒng)總效率最高或任務(wù)段總能耗最低為目標(biāo)函數(shù)，考慮系統(tǒng)各部件（發(fā)動(dòng)機(jī)、電池、電機(jī)等）的特性及安全約束，通過(guò)在線優(yōu)化算法（如凸優(yōu)化、模型預(yù)測(cè)控制等）求解最優(yōu)功率分配方案。相關(guān)研究表明，通過(guò)合理的協(xié)調(diào)控制，在相同推力條件下，可以有效降低系統(tǒng)的等效燃油消耗率。

故障診斷與容錯(cuò)控制是多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行的生命線。電氣部件的引入，使得系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的機(jī)械與傳感器故障外，新增了電池失效、電機(jī)退磁、功率器件擊穿等電力電子故障模式。西北工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)此提出了系統(tǒng)的解決方案，包括多電分布式控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、基于模型的故障診斷與容錯(cuò)方法、雙主動(dòng)冗余電機(jī)控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)方案，以及基于深度學(xué)習(xí)的電力作動(dòng)器故障診斷與容錯(cuò)方案。這些方法通過(guò)構(gòu)建多層次故障檢測(cè)與隔離策略，確保系統(tǒng)在發(fā)生局部故障時(shí)，仍能通過(guò)重構(gòu)控制維持安全運(yùn)行。

推力一體化控制是應(yīng)對(duì)多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜性的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。隨著分布式電力風(fēng)扇的推進(jìn)功率與核心機(jī)相當(dāng)甚至超越后者，如何協(xié)調(diào)它們之間的推力分配成為關(guān)鍵問(wèn)題。推力一體化控制通過(guò)統(tǒng)一的控制指令，協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量、電力風(fēng)扇功率等多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使推進(jìn)系統(tǒng)整體按照期望軌跡工作。這一技術(shù)不僅需要考慮各推進(jìn)部件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，還需處理不同能源形式之間的能量轉(zhuǎn)換效率，是一個(gè)典型的多變量、非線性優(yōu)化控制問(wèn)題。

特別值得關(guān)注的是，在多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)背景下，飛/發(fā)一體化控制進(jìn)一步擴(kuò)展為飛/推/電一體化控制。這一控制架構(gòu)將飛行控制、推進(jìn)控制和電力控制融為一體，通過(guò)跨系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)飛行器整體性能的最優(yōu)。例如，在飛行器進(jìn)行大機(jī)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)協(xié)調(diào)氣動(dòng)控制面、發(fā)動(dòng)機(jī)推力和分布式電力風(fēng)扇的推力，可以在滿足機(jī)動(dòng)需求的同時(shí)，最小化整個(gè)系統(tǒng)的能量消耗。

五、試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)與技術(shù)發(fā)展路線分析

多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的成熟與實(shí)用化，必須經(jīng)過(guò)充分的試驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)不同技術(shù)成熟度的控制策略，需要采用不同層級(jí)的試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證?？s比功率試驗(yàn)平臺(tái)適用于新原理、新方法的低成本探索性試驗(yàn)，而全功率試驗(yàn)平臺(tái)則用于成熟技術(shù)的高置信度應(yīng)用性驗(yàn)證。

在縮比功率試驗(yàn)方面，電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)是常用的重要手段。該平臺(tái)通過(guò)大功率電動(dòng)機(jī)模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩特性，在保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性相似的條件下，以縮比的功率等級(jí)驗(yàn)證多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略的有效性。李雪偉等人的研究中搭建的多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制半物理仿真試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)的相似變換，在保證時(shí)間不變的基礎(chǔ)上，成功模擬了包含協(xié)同控制的起動(dòng)過(guò)程和狀態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于大幅降低了試驗(yàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)，特別適用于控制算法的初步驗(yàn)證與迭代開(kāi)發(fā)。

NASA新建設(shè)的四個(gè)多電技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)代表了該領(lǐng)域最先進(jìn)的驗(yàn)證能力。這些平臺(tái)包括：電氣化動(dòng)力系統(tǒng)飛行驗(yàn)證項(xiàng)目、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)功率提取驗(yàn)證項(xiàng)目、西科斯基公司的混合電推進(jìn)驗(yàn)證機(jī)以及美國(guó)陸軍應(yīng)用研究協(xié)同系統(tǒng)性渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)電氣化項(xiàng)目。這些試驗(yàn)平臺(tái)覆蓋了從部件級(jí)到系統(tǒng)級(jí)，從地面臺(tái)架測(cè)試到飛行試驗(yàn)的全鏈條驗(yàn)證需求，為多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的工程化應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支撐。

GE航空航天公司通過(guò)多個(gè)驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目測(cè)試電力系統(tǒng)與渦軸、渦槳和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的集成，展示了混合電推進(jìn)技術(shù)的最新進(jìn)展。這些驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目不僅測(cè)試了起動(dòng)發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的集成性能，還驗(yàn)證了高功率提取對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性的影響，為下一代多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

基于對(duì)國(guó)內(nèi)外多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)現(xiàn)狀的深入分析，我們對(duì)國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展提出以下建議：

加強(qiáng)系統(tǒng)建模與仿真能力：重點(diǎn)發(fā)展高精度實(shí)時(shí)建模技術(shù)，解決多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)多物理場(chǎng)耦合和跨時(shí)間尺度仿真難題。應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注模型簡(jiǎn)化與保真度之間的平衡，發(fā)展基于物理與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的混合建模方法。

突破智能協(xié)同控制算法：研究基于人工智能的發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)協(xié)同控制算法，實(shí)現(xiàn)多工作狀態(tài)、多目標(biāo)優(yōu)化的智能決策，提升系統(tǒng)整體性能。特別是在過(guò)渡狀態(tài)與故障狀態(tài)下，智能算法的快速響應(yīng)與決策能力至關(guān)重要。

完善分層級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證體系：構(gòu)建覆蓋組件級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和飛行級(jí)的多層級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)，重點(diǎn)發(fā)展縮比功率試驗(yàn)技術(shù)，降低研發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，應(yīng)重視硬件在環(huán)與半物理仿真在控制算法驗(yàn)證中的應(yīng)用。

推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化與體系化工作：制定多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議和安全性規(guī)范，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。適航標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)先研究對(duì)于未來(lái)產(chǎn)品的認(rèn)證至關(guān)重要。

重視跨學(xué)科復(fù)合型人才培養(yǎng)：加強(qiáng)航空、電氣、控制和材料等多學(xué)科交叉人才培養(yǎng)，為技術(shù)創(chuàng)新提供人力資源保障。多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)的本質(zhì)是機(jī)電深的深度融合，需要知識(shí)面廣的專業(yè)人才隊(duì)伍。

六、總結(jié)與展望

隨著多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)中電機(jī)功率水平的提高，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在開(kāi)展多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)研究時(shí)越發(fā)重視電氣系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的耦合影響，近些年在多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)建模、控制和試驗(yàn)方面的技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)在：

（1）為反映電氣系統(tǒng)模型與發(fā)動(dòng)機(jī)模型的耦合作用，解決模型之間的跨時(shí)間尺度仿真難題，根據(jù)研究需求提出了多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)模型的各類簡(jiǎn)化建模方法，針對(duì)總體性能研究建模、能量管理研究建模和控制算法研究建模分別開(kāi)發(fā)了滿足特定需求的建模軟件平臺(tái)。

（2）起動(dòng)發(fā)電機(jī)扭矩可控的特性使多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)自身的加速性能進(jìn)一步優(yōu)化，但是發(fā)電負(fù)載轉(zhuǎn)矩突變擾動(dòng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的抗擾控制提出了更高要求。

（3）雙起動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)型可提高多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電能力，軸功率分配控制有助于減小發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，突破性的EPT和TEEM控制技術(shù)分別減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的低速油耗，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)渡態(tài)穩(wěn)定性。

（4）推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化使得多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)能量管理控制需研究對(duì)不同能量源供能進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，從而達(dá)到最優(yōu)能效，故障診斷與容錯(cuò)控制研究將電氣故障納入考慮，推力一體化控制研究將電推進(jìn)器產(chǎn)生的推力與發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力進(jìn)行了綜合控制。

（5）根據(jù)多電發(fā)動(dòng)機(jī)控制試驗(yàn)需求，建立了小功率縮比試驗(yàn)平臺(tái)HyPER和PEGS，以及大型高功率試驗(yàn)平臺(tái)HEIST和NEAT，初步的原理性試驗(yàn)驗(yàn)證已成功開(kāi)展。

隨著電力電子技術(shù)、材料技術(shù)和控制理論的不斷進(jìn)步，多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)將朝著更高功率密度、更深度機(jī)電融合和更智能自主控制的方向發(fā)展。未來(lái)，兆瓦級(jí)功率系統(tǒng)的應(yīng)用將進(jìn)一步增強(qiáng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)化能力；新型寬禁帶半導(dǎo)體材料與高溫超導(dǎo)技術(shù)的突破將大幅提升電力系統(tǒng)的功率密度和效率；而人工智能與自適應(yīng)控制理論的深入應(yīng)用，則將使多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)具備更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和故障容錯(cuò)能力。這些技術(shù)進(jìn)步共同推動(dòng)多電航空發(fā)動(dòng)機(jī)在燃油效率、排放水平、可靠性和維護(hù)性等方面的全面提升，為未來(lái)綠色航空奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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湖南泰德航空技術(shù)有限公司于2012年成立，多年來(lái)持續(xù)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，成長(zhǎng)為行業(yè)內(nèi)有影響力的高新技術(shù)企業(yè)。公司聚焦高品質(zhì)航空航天流體控制元件及系統(tǒng)研發(fā)，深度布局航空航天、船舶兵器、低空經(jīng)濟(jì)等高科技領(lǐng)域，在航空航天燃/滑油泵、閥元件、流體控制系統(tǒng)及航空測(cè)試設(shè)備的研發(fā)上投入大量精力持續(xù)研發(fā)，為提升公司整體競(jìng)爭(zhēng)力提供堅(jiān)實(shí)支撐。

公司總部位于長(zhǎng)沙市雨花區(qū)同升街道匯金路877號(hào)，株洲市天元區(qū)動(dòng)力谷作為現(xiàn)代化生產(chǎn)基地，構(gòu)建起集研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)、測(cè)試于一體的全鏈條產(chǎn)業(yè)體系。經(jīng)過(guò)十余年穩(wěn)步發(fā)展，成功實(shí)現(xiàn)從貿(mào)易和航空非標(biāo)測(cè)試設(shè)備研制邁向航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、無(wú)人機(jī)、靶機(jī)、eVTOL等飛行器燃油、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)轉(zhuǎn)型，不斷提升技術(shù)實(shí)力。

公司已通過(guò) GB/T 19001-2016/ISO 9001:2015質(zhì)量管理體系認(rèn)證，以嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)保障產(chǎn)品質(zhì)量。公司注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)和利用，積極申請(qǐng)發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和軟著，目前累計(jì)獲得的知識(shí)產(chǎn)權(quán)已經(jīng)有10多項(xiàng)。泰德航空以客戶需求為導(dǎo)向，積極拓展核心業(yè)務(wù)，與中國(guó)航發(fā)、中航工業(yè)、中國(guó)航天科工、中科院、國(guó)防科技大學(xué)、中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心等國(guó)內(nèi)頂尖科研單位達(dá)成深度戰(zhàn)略合作，整合優(yōu)勢(shì)資源，攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，為進(jìn)一步的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

湖南泰德航空始終堅(jiān)持創(chuàng)新，建立健全供應(yīng)鏈和銷售服務(wù)體系、堅(jiān)持質(zhì)量管理的目標(biāo)，不斷提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為客戶提供更經(jīng)濟(jì)、更高效的飛行器動(dòng)力、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)等解決方案。