飛機(jī)操縱系統(tǒng)

飛機(jī)操縱系統(tǒng)控制飛機(jī)飛行姿態(tài)的系統(tǒng)01主操縱系統(tǒng)助力操縱系統(tǒng)機(jī)械操縱系統(tǒng)電傳操縱系統(tǒng)目錄030204基本信息飛機(jī)操縱系統(tǒng)，是指傳遞駕駛員或自動駕駛儀的操縱指令，驅(qū)動舵面和其他機(jī)構(gòu)以控制飛機(jī)飛行姿態(tài)的系統(tǒng)。根據(jù)操縱指令來源，可分為人工操縱（又可分為主操縱系統(tǒng)和輔助操縱系統(tǒng)）和自動控制系統(tǒng)。主操縱系統(tǒng)是通過駕駛桿（或駕駛盤）和腳蹬，即中央操縱機(jī)構(gòu)來控制飛機(jī)的升降舵（或全動平尾）、副翼和方向舵的操縱機(jī)構(gòu)來控制飛機(jī)飛行軌跡和姿態(tài)。輔助操縱系統(tǒng)包括調(diào)整片、襟翼、減速板、可調(diào)安定面和機(jī)翼變后掠角操縱機(jī)構(gòu)等，用于控制飛機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)。它們的操縱僅是靠駕駛員選擇相應(yīng)開關(guān)、手柄位置，通過電信號接通電動機(jī)或液壓作動筒來完成。自動控制的指令來自系統(tǒng)的傳感器，能對外界的擾動作出反應(yīng)，以保持規(guī)定的飛行狀態(tài)。常用的自動控制系統(tǒng)有自動駕駛儀、各種增穩(wěn)系統(tǒng)和主控操縱系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的工作與駕駛員人工操縱相互獨(dú)立、互不妨礙。飛機(jī)操縱系統(tǒng)隨著飛機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了由簡單初級到復(fù)雜完善的發(fā)展過程，先后出現(xiàn)了人工機(jī)械系統(tǒng)、助力器操縱系統(tǒng)和電傳操縱系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了多余度設(shè)計的電傳操縱系統(tǒng)，使用電信號和相應(yīng)開關(guān)或手柄,以及導(dǎo)線電纜和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來操縱舵面。已在許多民用飛機(jī)上使用。主操縱系統(tǒng)主操縱系統(tǒng)用于控制飛機(jī)飛行軌跡和姿態(tài)，由升降舵(或全動平尾)、副翼和方向舵的操縱機(jī)構(gòu)組成（圖1）。飛機(jī)操縱系統(tǒng)主操縱系統(tǒng)應(yīng)使駕駛員有位移和力的變化感覺，這是它與輔助操縱系統(tǒng)的主要差別。輔助操縱系統(tǒng)包括調(diào)整片、襟翼、減速板、可調(diào)安定面和機(jī)翼變后掠角操縱機(jī)構(gòu)等。它們的操縱只是靠選擇相應(yīng)開關(guān)位置，通過電信號接通電動機(jī)或液壓作動筒來完成。自動控制系統(tǒng)的操縱指令來自系統(tǒng)的傳感器，能對外界的擾動自動作出反應(yīng)，以保持規(guī)定的飛行狀態(tài)，改善飛機(jī)飛行品質(zhì)。常用的自動控制系統(tǒng)有自動駕駛儀、各種增穩(wěn)系統(tǒng)、自動著陸系統(tǒng)和主動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的工作與駕駛員的操縱是各自獨(dú)立、互不妨礙的。飛機(jī)主操縱系統(tǒng)經(jīng)歷了由簡單初級到復(fù)雜完善的發(fā)展過程。先后出現(xiàn)了機(jī)械式操縱、可逆、不可逆助力操縱和電傳操縱，并在電傳操縱基礎(chǔ)上發(fā)展了主動控制技術(shù)。機(jī)械操縱系統(tǒng)機(jī)械操縱系統(tǒng)駕駛員通過機(jī)械傳動裝置直接偏轉(zhuǎn)舵面。舵面上的氣動鉸鏈力矩通過機(jī)械使駕駛員獲得力和位移的感覺。這種系統(tǒng)（圖1）由兩部分組成：①位于駕駛艙內(nèi)的中央操縱機(jī)構(gòu)；②構(gòu)成中央操縱機(jī)構(gòu)和舵面之間機(jī)械的傳動裝置。中央操縱機(jī)構(gòu)由駕駛桿(或駕駛盤)和腳蹬組成。駕駛員前推或后拉駕駛桿可帶動升降舵下偏或上偏，使飛機(jī)下俯或上仰。向左或向右壓駕駛桿（或轉(zhuǎn)動駕駛盤）則帶動副翼偏轉(zhuǎn)，使飛機(jī)向左側(cè)或向右側(cè)滾轉(zhuǎn)。腳蹬連結(jié)著方向舵，駕駛員蹬左腳時，方向舵向左偏轉(zhuǎn)，機(jī)頭向左偏；反之，機(jī)頭向右偏。對于各類飛機(jī)，中央操縱機(jī)構(gòu)的尺寸、操縱行程和操縱力均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。通常在被操縱舵面(升降舵、副翼和方向舵)上，用氣動補(bǔ)償措施減少氣動鉸鏈力矩，把操縱力控制在規(guī)定范圍內(nèi)。機(jī)械傳動裝置直接帶動舵面，有軟式和硬式兩種基本型式。軟式傳動裝置由鋼索和滑輪組成，特點(diǎn)是重量輕，容易繞過障礙，但是彈性變形和摩擦力較大。硬式傳動裝置由傳動拉桿和搖臂組成，優(yōu)點(diǎn)是剛度大，操縱靈活。軟式和硬式可以混合使用。簡單機(jī)械式操縱系統(tǒng)廣泛用在亞音速飛機(jī)上。在大型高速飛機(jī)上，舵面上的氣動鉸鏈力矩很大，雖然用氣動補(bǔ)償?shù)姆椒梢詼p小力矩，但很難在高低速范圍內(nèi)達(dá)到同樣效果。助力操縱系統(tǒng)助力操縱系統(tǒng)飛機(jī)操縱系統(tǒng)可逆助力操縱系統(tǒng)雖可解決桿力過大的問題，但在超音速飛機(jī)上還會出現(xiàn)所謂桿力反向變化的問題。由于桿力反向變化，會使駕駛員產(chǎn)生錯覺而無法正確駕駛飛機(jī)。為此，須把可逆助力操縱系統(tǒng)中的機(jī)械反饋取消，即舵面氣動載荷全部由液壓助力器承受。為了使駕駛員獲得操縱力感覺，在系統(tǒng)中增加了人工載荷機(jī)構(gòu)（通常是彈簧的）以及其他改善操縱特性的裝置,形成不可逆助力操縱系統(tǒng)（圖2）。飛機(jī)操縱系統(tǒng)在高空超音速飛行時，由于空氣密度減小，飛機(jī)容易發(fā)生頻率很高的俯仰和橫側(cè)振蕩，駕駛員來不及作出反應(yīng)。為了克服振蕩，在超音速飛機(jī)上普遍安裝自動增穩(wěn)裝置，如俯仰阻尼器和方向阻尼器等。電傳操縱系統(tǒng)電傳操縱系統(tǒng)在不可逆助力操縱系統(tǒng)中，存在著間隙、摩擦、彈性變形等影響，難以解決微弱信號的傳遞問題。又由于普遍采用增穩(wěn)裝置，機(jī)械聯(lián)桿裝置越來越復(fù)雜，重量增加。自動控制和微電子技術(shù)的發(fā)展，為取消機(jī)械傳動裝置創(chuàng)造了條件，可用電信號綜合傳感器信號和駕駛員的操縱指令，對飛機(jī)進(jìn)行有效的操縱（圖3）。如果在電傳操縱系統(tǒng)之外,還保留機(jī)械操縱系統(tǒng)作為備用，則稱為準(zhǔn)電傳操縱系統(tǒng)。電傳操縱系統(tǒng)的關(guān)鍵是系統(tǒng)的可靠性問題，它的可靠性至少不能低于機(jī)械操縱系統(tǒng)。為此需要采用余度技術(shù)，對于關(guān)鍵部件和線路采用多重布置