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1、单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1飞行操纵v张宏伟第一章 飞行操纵系统概述飞行操纵系统定义v飞机飞行操纵系统是飞机上用来传递操纵指令，驱动舵面运动的所有部件和装置的总合v驾驶员通过操纵飞机的各舵面和调整片实现飞机绕纵轴、横轴和立轴旋转，以完成对飞机的飞行状态、气动外形的控制飞行操纵系统构成 中央操纵纵机构传动传动机构驱动驱动机构操纵纵面手操纵纵机构机械传动传动人力驱动驱动主操纵纵副翼升降舵电传电传操纵纵液压压助力方向舵脚操纵纵机构辅辅助操纵纵襟翼、缝缝翼光传传操纵纵电动电动助力扰扰流板安定面飞行操纵系统分类信号来源v人工飞行操纵系统特点：操纵信号由驾驶员发出组成：v飞机的俯
2、仰、滚转和偏航操纵系统（主操纵系统）v增升、增阻操纵系统，人工配平系统等（辅助操纵系统）v自动飞行控制系统特点：v操纵信号由系统本身产生，对飞机实施自动和半自动控制，协助驾驶员工作或自动控制飞机对扰动的响应组成：v自动驾驶仪v发动机油门自动控制v结构振动模态抑制系统。飞行操纵系统分类信号传递v机械操纵系统机械操纵系统的操纵信号由钢索、传动杆的机械部件传动。v电传操纵系统而电传操纵系统的操纵信号通过电缆传动。v光传操纵系统操纵信号为在光缆中的光信号。飞行操纵系统分类驱动方式v简单机械操纵系统简单机械操纵系统依靠驾驶员体力克服铰链力矩驱动舵面运动，又被称为简单机械操纵系统。v软式操纵系统v硬式操纵
3、系统v简单机械操纵系统构造比较简单，主要由驾驶杆、脚蹬、钢索、滑轮、传动杆、摇臂等组成。v助力操纵系统液压助力电助力副翼升降舵方向舵前缘襟翼缝翼后缘襟翼扰流板水平安定面起飞警告失速警告操纵系统主操纵系统辅助操纵系统警告系统飞行操纵系统组成简单机械操纵系统v简单机械操纵系统是一种人力操纵系统，由于其构造简单，工作可靠，使用了30余年，才出现助力操纵系统v简单机械操纵系统现在仍广泛应用于低速飞机和一些运输机上2.1 对飞行操纵系统的要求v一般要求重量轻、制造简单、维护方便具有足够的强度和刚度 v特殊要求保证驾驶员手、脚操纵动作与人类运动本能相一致纵向或横向操纵时彼此互不干扰脚操纵机构能够进行适当调
4、节有合适的杆力和杆位移启动力应在合适的范围内系统操纵延迟应小于人的反应时间应有极限偏转角度止动器 所有舵面应用“锁”来固定 一、主操纵系统组成v中央操纵机构由驾驶员直接操纵的部分手操纵机构v驾驶杆/驾驶盘：控制副翼和升降舵v独立性脚操纵机构v脚蹬：控制方向舵（转弯/刹车）v位置调整装置和限动装置v传动机构将操纵信号传到舵面软式传动机构钢索、滑轮等硬式传动机构传动杆、摇臂等混合式传动机构中央操纵机构v驾驶杆式手操纵机构推拉驾驶杆操纵升降舵左右压杆操纵副翼横、纵向操纵的独立性独立性分析v驾驶杆左右摆时，传动杆沿着以b-b线为中心轴，以c点为顶点的锥面运动v由于圆锥体的顶点c到底部周缘上任一点的距离
5、相等，所以当驾驶杆左右摆动时，摇臂1不会绕其支点前后转动，因而升降舵不会偏转 v驾驶盘式手操纵机构推拉驾驶盘操纵升降舵转动驾驶盘可操纵副翼v独立性分析左右转动驾驶盘时，通过叶片状的万向节头传递扭矩，驾驶杆不动，所以，不会使升降舵偏转而前推或后拉驾驶盘时，由于有叶片状的万向接头，副翼控制钢索轮不会转动，钢索不会绷紧或放松，所以既不会使副翼偏转，也不会影响驾驶盘的前后动作。驾驶盘驾驶杆叶片状万向接头驾驶杆与驾驶盘的比较优点 构造较简单 通过增大驾驶盘的转角，可使操纵副翼省力缺点不便于用增大驾驶杆倾斜角度的办法来减小操纵副翼时的杆力 构造较复杂 应用小型飞机大中型飞机传动杆1传动杆2摇臂1摇臂2驾驶
6、杆扭力管驾驶盘驾驶杆叶片状万向接头侧杆操纵机构 v一种输入力信号，输出电信号的小型侧置手操纵机构。 飞行控制计算机中央操纵机构脚操纵机构v平放式脚蹬由两根横杆和两根脚蹬杆构成平行四边形机构平行四边形机构可保证飞行员在操纵脚蹬时，脚蹬只作平移而不转动中央操纵机构脚操纵机构v立放式脚蹬蹬脚蹬时，通过传动杆和摇臂等构件的传动使方向舵偏转由于传动杆和摇臂等的连接，左右脚蹬的动作是协调的方向舵操纵钢索脚蹬脚蹬位置调整手操纵机构与脚操纵机构的匹配驾驶杆驾驶盘平放式脚蹬平放式脚蹬为了取得较大的操纵力臂，两脚蹬之间距离较大与左右活动范围较大的驾驶杆配合使用立放式脚蹬通过增长与脚蹬连接的摇臂来获得足够的操纵力臂
7、的，两脚蹬之间距离较小多与驾驶盘配合使用 v硬式传动机构传动杆摇臂导向滑轮v软式传动机构钢索滑轮扇型轮/扇型摇臂松紧螺套钢索张力补偿器三、传动机构传动机构特点比较类型优点缺点软式传动机构构造简单尺寸较小重量较轻比较容易绕过机内设备 刚度较小弹性间隙操纵灵敏度差钢索在滑轮处容易磨损 硬式传动机构刚度较大铰接点用滚珠轴承减小摩擦力，并消除间隙具有较佳的操纵灵敏度 构造复杂重量加大难于“绕”过机内设备易与发动机发生共振 混合 兼有硬式和软式的优点和缺点钢索只承受拉力，不能承受压力用两根钢索构成回路，以保证舵面能在两个相反的方向偏转钢索构造和规格v规格型号 v 77v 719 股数钢丝数钢索构造和规格
8、v类型碳钢、不锈钢 v尺寸 1/16到3/8英寸名义直径相同的钢索，股数越多，它的柔性越好；名义直径相同，股数相同，钢丝数越多，柔性就越好。钢索预紧M铰TM铰T0T0+T-T固有缺陷弹性间隙弹性间隙v钢索承受拉力时，容易伸长；由于操纵系统的弹性变形而产生的“间隙”称为弹性间隙v危害：弹性间隙太大，会降低操纵的灵敏性v解决措施：钢索预紧常见故障断丝（滑轮、导向器部位）滑轮导向器胶木/硬铝制成作用v支持钢索v改变钢索的运动方向 5.滑轮支持钢索改变钢索的运动方向改变传动力的大小 5.扇形轮/扇形摇臂钢索导向装置 v作用：调整钢索的预张力v注意：调松钢索时，螺杆末端不应超过小孔的位置 6.松紧螺套v
9、飞机机体外载荷及周围气温变化会使机体结构和操纵系统钢索产生相对变形，导致钢索变松或过紧v变松将发生弹性间隙，过紧将产生附加摩擦v钢索张力补偿器的功用是保持钢索的正确张力7.钢索张力补偿器硬式传动机构中的操纵力由传动杆传递，传动杆可承受拉力和压力传动杆的刚度较大可调接头v调整接头端部有检查小孔，把传动杆调长时，接头螺杆的末端不应超过小孔的位置失效形式失稳 1.传动杆2. 摇臂v材料：硬铝v特点：在连接处装有轴承v分类：单摇臂/双摇臂/复摇臂摇臂的作用v 支持传动杆v 改变传动力的大小v 改变位移v 改变传动速度v 改变传动方向v 实现差动操纵差动操纵v所谓差动，就是当驾驶杆前后（或左右）偏转的同
10、一角度时，升降舵（或副翼）偏转的角度不同v实现差动操纵最简单的机构是差动摇臂v支持传动杆v提高传动杆的受压时的杆轴临界应力v增大传动杆的固有频率，防止传动杆发生共振3.导向滑轮2.3 传动系数/传动比一、传动系数：舵偏角与杆位移X的比值FMj2.4 非线性机构v传动系数不变的操纵系统，不能满足对飞机操纵性的要求：传动系数大，小舵面偏角小时，杆行程太小，难以准确地控制操纵量传动系数小，舵面偏角很大时，杆行程过大v装有非线性传动机构的操纵系统，杆行程与舵面偏角之间成曲线关系 第五章 电传操纵系统电传操纵系统的提出v机械操纵系统缺点存在摩擦、间隙和非线性因素导致无法实现精微操纵信号传递机械操纵系统对
11、飞机结构的变化非常敏感体积大，结构复杂，重量大v电传操纵系统的可靠性问题机械操纵系统可靠性较高单通道电传系统可靠性较低可接受的安全指标解决措施：余度技术5.1 电传操纵系统的组成四余度系统前置放大计算机舵机传感器 杆力传感器A传感器A综合器补偿器A表决器监控器A舵回路A助力器杆力传感器B传感器B综合器补偿器B表决器监控器B舵回路B杆力传感器C传感器C综合器补偿器C表决器监控器C舵回路C杆力传感器D传感器D综合器补偿器D表决器监控器D舵回路Dv余度系统的工作特点对组成系统的各个部分具有故障监控、信号表决的能力一旦系统或系统中某部分出现故障后，必须具有故障隔离的能力。即在发生故障时，系统应具有第一
12、次故障能工作，第二次故障还能工作的能力当系统中出现一个或数个故障时，它具有重新组织余下的完好部分，使系统具有故障安全或双故障安全的能力，即在性能指标稍有降低情况下，系统仍能继续承担任务v电传操纵系统特性驾驶员的操纵指令信号，只通过导线（或总线）传给计算机，经其计算（按预定的规律）产生输出指令，操纵舵面偏转，以实现对飞机的操纵人工操纵系统安全可靠性是由余度技术保证5.2 电传操纵系统优点/缺点v优点减轻了操纵系统的重量，减少体积节省设计和安装时间消除了机械操纵系统中的摩擦、间隙、非线性因素以及飞机结构变形的影响简化了主操纵系统与自动驾驶仪的组合可采用小侧杆操纵机构飞机操稳特性得到根本改善，并可发
13、生质的变化 v缺点单通道电传操纵系统的可靠性不够高 电传操纵系统的成本较高 系统易受雷击和电磁脉冲波干扰影响第三章 助力机械操纵系统v助力机械操纵系统的提出舵面铰链力矩是随舵面尺寸和飞行速压的增加而增加当铰链力矩变得很大时，即使利用当时的气动补偿法，也不能使驾驶杆（脚蹬）力保持在规定的范围之内1.研究效率更高的空气动力补偿2.研究液压助力器，以实现液压助力操纵 v助力机械操纵系统的分类可逆助力机械操纵系统（回力） 不可逆助力机械操纵系统（无回力） v助力机械操纵系统的主要元件：液压助力器一、可逆助力机械操纵系统二、不可逆助力机械操纵系统v飞行中松驾驶杆，舵面在空气动力的作用下不能自由偏转将液压
14、助力器安装在舵面附近，减少助力器后传动机构的连接点，可减少舵面的活动间隙，从而有效地防止机翼或尾翼颤振舵面受阵风载荷后不能自动偏转，这对于结构受力是不利的驾驶杆外筒载荷感觉器舵面液压助力器活动杆3.4 液压助力器v液压助力器特性机械-液压伺服装置v工作原理机械-液压伺服原理v应急操纵液压系统压力不足或液压助力器有故障时，可以关闭助力器的工作开关，转为用体力进行应急操纵 v特性参数最大输出力最大输出速度最大行程v性能分析快速性灵敏性稳定性补充知识 伺服原理伺服阀液压执行机构负载反馈输入能源v原理系统靠输出与输入信号的偏差进行工作，从而使系统输出再现输入，达到输入控制输出的伺服控制目的v基本特征输
15、出量能够自动地、准确而快速地复现输入量的变化规律，且还能对输入信号实行放大(功率放大)与变换作用一、典型液压助力器构造壳体配油柱塞传动活塞二、典型液压助力器工作原理二、典型液压助力器工作原理二、典型液压助力器工作原理二、典型液压助力器工作原理二、典型液压助力器工作原理二、典型液压助力器工作原理二、典型液压助力器工作原理二、典型液压助力器工作原理三、液压助力器应急工作三、液压助力器应急工作三、液压助力器应急工作三、液压助力器应急工作三、液压助力器应急工作三、液压助力器应急工作六、液压助力器性能分析.快速性快速性是指在液压作用下，助力器的传动活塞能以多大速度运动的性能快速性直接影响舵面偏转的最大角
16、速度，从而影响飞机的操纵性影响快速性的因素v流量v密封性 六、液压助力器性能分析2.灵敏性灵敏性是指传动活塞迅速地跟随配油柱塞运动的能力影响因素v不灵敏范围：配油柱塞在某一范围内活动时，传动活塞并不运动v随从误差：当传动活塞跟随配油柱塞运动时，传动活塞的行程与配油柱塞的行程之间始终存在着一定的差值影响不灵敏范围因素配油柱塞交叠量密封性摩擦力混入空气六、液压助力器性能分析3.稳定性液压助力器的稳定性，指它在外部扰动作用消失后，能够迅速、自动地恢复到原来的工作状态的能力影响器稳定性的因素v传动机构连接部分的间隙 v混杂在油液中的空气v操纵系统的摩擦力v助力器的密封性 v固定支架松动 v载荷感觉器无回力助力操纵系统中，使飞行员从驾驶杆上感受到力有回力助力操纵系统中，在舵面铰链力矩较小时，使驾驶杆不致过“轻”v载荷感觉器类型弹簧载荷感觉器动压载荷感觉器v载荷感觉器刚度小杆位移时，要求刚度大大杆位移时，要求刚度小3.5 载荷感觉器FW弹簧载荷感觉器构造FW小弹簧座3.6 调整片效应机构操纵系统类别杆力来源飞行中消除杆力的机构无助力操纵系统舵面铰链力矩配平调整片助力操纵系统载荷感觉器调整片效应机构
