第17章:整合与挑战(1 / 2)

FADEC(全权限数字发动机控制系统)的构想,如同一幅宏伟的星图,在陈锋的脑海中徐徐展开。但这星图要化为现实,需要无数颗精密的“星辰”——也就是各个子系统的技术突破——协同运转。

陈锋没有急于求成,他深知饭要一口一口吃。当前最紧迫的任务,是为这个宏大的系统打造一颗合格的“大脑”——性能足够强大的专用微处理器。

“龙芯”MCU原型验证了架构可行性,但其孱弱的性能(几十KHz主频,极其有限的计算和存储资源)连处理发动机一个缸的点火信号都勉强,更别提实时处理数十个传感器数据、执行复杂的控制算法并驱动多个作动器了。

陈锋将这块短板列为优先解决项。他再次伏案,开始设计“龙芯-II”的架构。这次的目标更为明确:面向实时控制领域优化。

他保留了精简指令集(RISC)的核心思想,但增加了针对乘加运算的硬件支持,扩展了中断响应机制,并设计了更高效的内存访问接口。目标是将主频提升到1MHz以上,集成少量片上SRAM和ROM,并拥有至少两个硬件定时器和多个通信接口(如UART、SPI)。

这个设计目标,对于“龙芯”专项组而言,无疑是又一次巨大的跳跃。

陈锋将“龙芯-II”的初步架构设计和关键模块(如增强型ALU、内存控制器)的详细逻辑图,通过林军官交给了专项组。同时附上的,还有一份长长的清单,列出了实现这一设计可能需要的、更先进的半导体工艺节点(例如3微米甚至2微米工艺)的关键设备和技术要求。

这份清单与其说是需求,不如说是一份指向未来的技术路线图,再次让“龙芯”组的专家们感到了沉甸甸的压力和无限的憧憬。

处理器是大脑,那么传感器就是神经末梢。没有精准可靠的传感器提供数据,再强大的大脑也是瞎子、聋子。

陈锋将目光投向了国内现有的传感器水平。结果不容乐观。用于测量发动机核心机温度的热电偶响应慢、精度低;测量转速的磁电传感器易受干扰;压力传感器的稳定性和动态范围更是远远达不到FADEC的要求。

“必须研制新一代的传感器。”陈锋对吴教授和林军官说道,“温度传感器,可以探索快速响应的薄膜热电偶甚至光纤测温技术;转速测量,可以考虑高精度的光电编码器;压力传感器,需要基于硅微加工技术(MEMS)的压阻式或电容式传感器,体积小,响应快。”

他提出的这些方向,尤其是MEMS技术,对于此时的国内而言,完全是一片空白,甚至概念都尚未普及。

吴教授记录的手都有些发抖:“陈先生,这些……我们完全没有基础啊。”

“没有基础,就创造基础。”陈锋语气坚决,“先从最简单的开始。温度传感器,我们可以和材料所合作,研究新型热电偶材料和保护套管结构。转速传感器,先从提高现有磁电传感器的抗干扰能力和信号处理电路入手。MEMS技术可以作为长期跟踪和预研项目,我会提供一些基础原理和关键工艺的设想。”

他再次扮演了技术预言家和规划师的角色,为几乎是从零开始的传感器技术,指明了攀登的路径。

作动器是执行命令的“手脚”。发动机的燃油计量阀、导叶调节机构等,都需要高精度、高响应速度的作动器来驱动。现有的液压机械式或简单的电磁阀,响应滞后,控制精度差。

陈锋提出了研制“电液伺服阀”和“高速线性电机”的方向。这同样涉及精密机械加工、电磁设计、控制理论等多个领域的深度融合。

最后,也是最核心的,是控制算法。FADEC的灵魂,在于那套能够根据飞行状态、发动机工况实时调整控制参数,确保发动机始终工作在最优状态的自适应控制律。

陈锋开始着手将脑海中的现代控制理论(如最优控制、自适应控制、模糊逻辑等)进行“降维”和“转化”,形成一套能够在他设计的“龙芯-II”处理器上运行的、高效且可靠的软件算法框架。他使用自己定义的那种简化汇编语言,开始编写最基础的控制模块——比如PID控制器的数字实现、限幅保护逻辑、简单的故障诊断程序。

这项工作极其枯燥和繁琐,但陈锋做得一丝不苟。他知道,这些代码将是未来守护发动机安全、释放其潜力的“守护神”。

随着陈锋将FADEC系统的轮廓和各个子系统的技术要求逐渐清晰化,所需要的资源和支持也呈指数级增长。这已经远远超出了一个“看守所车间”所能承载的极限。

林军官带来的反馈也证实了这一点。

“陈专家,‘龙芯-II’的设计目标,专项组的专家们认为方向正确,但实现难度极大,尤其是工艺方面,短期内恐怕难以满足要求。”

“传感器和作动器方面,相关单位表示闻所未闻,或者认为技术太过超前,现有的项目都忙不过来,难以抽调力量支持。”

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