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1、中国民航大学空管学院第五章 飞行操纵系统第五章 飞行操纵系统一、飞机的操纵性一、飞机的操纵性 操纵性操纵性：飞机飞行操纵系统是飞机上用来传递操纵指令传递操纵指令，驱动舵面运动驱动舵面运动的所有部件和装置的总称，用于飞机飞行姿态、速度、轨迹的控制。 飞行员操纵飞机的副翼、升降舵、方向舵和其它可动舵面，从而实现飞机的纵向、方向、侧向运动，并且无论在有人驾驶还是在自动驾驶的状态下，均可使飞机保持或改变飞行姿态。1.1.操纵性操纵性第五章 飞行操纵系统2.2.机体坐标轴机体坐标轴横滚横滚-飞机绕纵轴的转动飞机绕纵轴的转动俯仰俯仰-飞机绕横轴的转动飞机绕横轴的转动偏航偏航-飞机绕立轴的转动飞机绕立轴的转
2、动第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统3.3.飞行操纵系统的分类飞行操纵系统的分类（1）人工飞行操纵系统人工飞行操纵系统：其操纵信号由驾驶员发出。w按照操纵指令的来源分为：按照操纵指令的来源分为：（2）自动飞行控制系统自动飞行控制系统：其操纵信号由系统本身发出。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。包括：自动驾驶、飞行指引和自动油门第五章 飞行操纵系统（1 1）机械式操纵系统）机械式操纵系统如：B737、 B747、 B757、 B767w按照指令的执行方式来分：按照指令的执行方式来分：（2 2）电传操纵系统）电传操纵系统如：A320、 A3
3、30、 A340、 A380、 B777（1 1）主操纵系统）主操纵系统：操纵升降舵、方向舵、副翼、三个主舵面，实现飞机的俯仰、偏航和滚转操纵；（2 2）辅助操纵系统）辅助操纵系统：操纵襟翼、副翼、扰流板、调整片等增升、增阻及水平安定面配平、方向舵配平等系统。w按照功能来分：按照功能来分：第五章 飞行操纵系统二、机械式操纵系统二、机械式操纵系统1.1.简单机械操纵系统（无助力机械操纵系统）简单机械操纵系统（无助力机械操纵系统） 是一种人力人力操纵系统，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。 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，由于舵面偏转时气动力较小
4、，驾驶员体力足以克服舵面气动力从而实现对飞行的操纵。第五章 飞行操纵系统w中央操纵机构中央操纵机构由驾驶员直接操纵的部分由驾驶员直接操纵的部分手操纵机构：驾驶杆/驾驶盘,控制副翼和升降舵脚操纵机构：脚蹬，控制方向舵传动机构传动机构将操纵指令传到舵面将操纵指令传到舵面软式传动机构:主要由钢索、滑轮等构件所组成； 硬式传动机构:主要由传动杆、摇臂等构件所组成；混合式传动机构:由软式、硬式传动机构混合组成。（1 1）主操纵系统）主操纵系统 由中央操纵机构和传动机构两大部分组成。用于实现飞机的俯仰、偏转、滚转等操作。第五章 飞行操纵系统驾驶杆驾驶杆推拉推拉驾驶杆操纵升降舵升降舵；左右压杆左右压杆操纵副
5、翼副翼。横、纵向操纵具有独立性，即操纵驾驶杆时升降舵和副翼，两者不会互相干扰。第五章 飞行操纵系统驾驶盘式驾驶盘式（1）前后压驾驶盘操纵升降舵；（2）左右转动驾驶盘可操纵副翼第五章 飞行操纵系统脚操纵机构有脚镫平放式脚镫平放式和脚镫立放式脚镫立放式两种。平放式平放式:蹬脚镫时，脚镫只作平移而不转动。立放式立放式:蹬脚镫时，通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向舵偏转的。左右脚镫的动作是协调的，即一个脚镫向前时，另一个脚镫向后。第五章 飞行操纵系统软软式式传传动动系系统统硬硬式式传传动动系系统统第五章 飞行操纵系统传动机构的比较传动机构的比较优点缺点软式构造简单，尺寸较小，重量较轻;比较容易绕过机
6、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！第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统 飞机在空中的操纵是通过三个操纵面升升降降舵舵、方向舵方向舵和副翼副翼来进行的。 转动这三个操纵舵面，在气流的作用下，就会对飞机产生操纵力矩，使其绕横轴、立轴和纵轴转动，从而改变飞机的飞行姿态，实现飞机的俯仰俯仰、偏航偏航和滚转滚转。主舵面的操纵性主舵面的操纵性第五章 飞行操纵系统飞机的纵向操纵（俯仰
7、操纵）飞机的纵向操纵（俯仰操纵）后拉杆，升降舵后缘上偏，产生上仰力矩，飞机抬头。后拉杆，升降舵后缘上偏，产生上仰力矩，飞机抬头。前推杆，升降舵后缘下偏，产生下俯力矩，飞机低头。前推杆，升降舵后缘下偏，产生下俯力矩，飞机低头。第五章 飞行操纵系统 飞机的方向操纵（偏航操纵）飞机的方向操纵（偏航操纵） 蹬左舵，方向舵左偏，产生左转力矩，飞机左转。蹬左舵，方向舵左偏，产生左转力矩，飞机左转。蹬右舵，方向舵右偏，产生右转力矩，飞机右转。蹬右舵，方向舵右偏，产生右转力矩，飞机右转。第五章 飞行操纵系统 飞机的侧向操纵（滚转操纵）飞机的侧向操纵（滚转操纵） 左压盘，左副翼上偏，右副翼下偏，左压盘，左副翼上
8、偏，右副翼下偏，产生左横滚力矩，飞机左滚转。产生左横滚力矩，飞机左滚转。右压盘，右副翼上偏，左副翼下偏，右压盘，右副翼上偏，左副翼下偏，产生右横滚力矩，飞机右滚转。产生右横滚力矩，飞机右滚转。第五章 飞行操纵系统n扰流板n调整片n前/后缘襟翼n前缘缝翼n水平安定面（2 2）辅助操纵系统）辅助操纵系统与主操纵系统的区别：与主操纵系统的区别：w主操纵系统必须给驾驶员以杆力和位移的感觉；辅助操纵系统则没有。w主操纵系统在空气动力的作用下可恢复到原来平衡位置；辅助操纵系统则不会。第五章 飞行操纵系统襟翼襟翼后退式三开缝襟翼后退式三开缝襟翼后退式襟翼后退式襟翼开裂式襟翼开裂式襟翼第五章 飞行操纵系统前缘
9、缝翼前缘缝翼第五章 飞行操纵系统升起扰流板可使飞机的升力减小，阻力增加。扰流板的功能是：（1）飞行扰流板可以辅助副翼横滚操纵；（2）飞行扰流板对称升起，可使飞机空中减速；（3）飞机落地后，飞行和地面扰流板同时升起，可以增大飞机阻力使飞机减速，提高刹车效能。 扰流板是铰链在机翼上表面的一种可活动翼板。扰流板分为飞行扰流板和地面扰流板。扰流板扰流板第五章 飞行操纵系统扰流板的收放扰流板的收放第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统第五章 飞行操纵系统马赫配平系统马赫配平系统提供高马赫数飞行时的速度稳定性。 飞机以较高马赫数飞行较高马赫数飞行时，出现气动力中心后移气动力中心后移，造成
10、机头自动下沉现象。 飞行控制计算机使用飞行数据计算机的马赫数，计算出马赫配平作动筒的位置。马赫配平作动筒对调整驾驶杆中立位置的升降舵感觉和定中组件进行重新定位。配平系统配平系统水平安定面配平系统水平安定面配平系统提供飞机纵向配平。方向舵配平系统方向舵配平系统控制电门对调整方向舵中立位置的方向舵感觉和定中组件进行电动定位。方向舵脚蹬随之相应移动。方向舵配平指示器显示方向舵配平位置。第五章 飞行操纵系统方向舵配平方向舵配平水平安定面水平安定面配平手轮配平手轮第五章 飞行操纵系统2.2.有助力器的飞机操纵系统有助力器的飞机操纵系统 （1）有回力的助力操纵系统：通常是利用回力连杆把舵面传来的一部分载荷
11、传给驾驶杆。助力操纵系统是指从驾驶舱中央操纵机构到舵面的机械联动装置中，利用助力器进行功率放大，从而操纵多舵面的人工飞行操纵系统。（2）无回力的助力操纵系统：液压助力器的一端直接与通向舵面的传动机构相连，舵面传来的载荷全部由助力器承受。 助力操纵系统的形式 ：第五章 飞行操纵系统有有回力的助力操纵系统回力的助力操纵系统第五章 飞行操纵系统无无回力的助力操纵系统回力的助力操纵系统第五章 飞行操纵系统三、电传操纵系统（三、电传操纵系统（Fly By WireFly By Wire）机械操纵系统缺点机械操纵系统缺点：w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；w机械操纵系统对飞机结构的
12、变化非常敏感；w体积大，结构复杂，重量大！电传操纵系统：电传操纵系统：单通道电传系统可靠性较低：可接受的安全指标：解决措施：余度技术第五章 飞行操纵系统1.1.电传操纵系统的组成电传操纵系统的组成 电传操纵系统主要由驾驶杆或侧杆（含杆力传感器）、前置放大器、传感器、机载计算机和执行机构组成，如图所示。第五章 飞行操纵系统2.2.工作原理工作原理 第五章 飞行操纵系统w驾驶员发出操纵指令w经传感器转换为电信号，并与来自飞机运动参数传感器测得的信号一起，传输给计算机处理w计算机按预定的控制规律生成舵面操纵信号w控制操纵面作动器动作，舵面偏转，从而实现对飞机进行操纵。工作原理：工作原理： 电传操纵系
13、统的设计使得新型飞机比传统的飞机成本低，飞行更安全，也更便于操纵。第五章 飞行操纵系统3.3.电传操纵系统优点电传操纵系统优点/ /缺点缺点优点优点：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。 缺点缺点：n单通道电传操纵系统的可靠性不够高 n电传操纵系统的成本较高 n系统易受雷击和电磁脉冲波干扰影响第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统A320A320第五
14、章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统四、飞行操纵警告系统四、飞行操纵警告系统失速警告系统失速警告系统 空速处于最小飞行速度且接近失速状态时，失速警告系统操纵驾驶杆抖杆器，提示机组人员。失速自动恢复系统推杆器起飞警告系统起飞警告系统 飞机起飞时，当任一油门杆前推而某些飞行操纵组件不在正确位置，则起飞警告系统会给驾驶员提供音响警告信号。飞机飞行操纵警告系统分类：在飞机潜在危险发生前，通过声、光等信号警告驾驶员以在飞机潜在危险发生前，通过声、光等信号警告驾驶员以避免事故发生。避免事故发生。第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统A320A320第五章 飞行操纵系统电传操纵电传操纵1.主操纵舵面和辅助操纵舵面有哪些？2.主操纵系统和辅助操纵系统是如何控制的？3.电传操纵系统的特点？4.操纵系统的显示？
