第3章 飞行操纵系统.ppt

中国民航大学空管学院 第三章飞行操纵系统 一 飞机的飞行操纵系统 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称 用于控制飞机的飞行姿态 气动外形 乘坐品质 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 飞行操纵系统 对飞行操纵系统的要求 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 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 地面上所有舵面应用 锁 来固定 2 机体坐标轴 A320 3 飞行操纵系统的分类 1 人工飞行操纵系统 其操纵信号由驾驶员发出 1 按照操纵指令的来源分为 2 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等 1 机械式操纵系统操纵指令由钢索 传动杆 滑轮 摇臂等机械部件传动 如 B737 B747 B757 B767 2 按照指令的传递方式来分 2 电传操纵系统操纵指令由电缆传动 如 A320 A330 A340 A380 B777 3 光传操纵系统操纵指令由光缆传动 1 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 分为软式操纵系统和硬式操纵系统 2 助力操纵系统 依靠液压助力器实现助力操纵 分为有回力的和无回力的两类 3 按照驱动舵面方式来分 1 主操纵系统 操纵飞机绕三轴旋转 改变或保持飞机的飞行姿态 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 辅助操纵系统 改善操纵性 提高飞机飞行性能 操纵襟翼 缝翼 扰流板 调整片等增升 增阻及水平安定面配平等系统 4 按照功能来分 二 飞行操纵系统的组成 飞行操纵系统包括三部分 即 中央操纵机构 用于产生操纵指令 包括手操纵机构和脚操纵机构 传动机构 用于传递操纵指令 驱动机构 用于驱动舵面运动 1 中央操纵机构 由驾驶员手脚直接操纵的部分 叫做中央操纵机构 中央操纵机构 手操纵机构 驾驶杆 驾驶盘 侧杆 控制副翼和升降舵脚操纵机构 脚蹬 控制方向舵 驾驶杆 前后推拉操纵升降舵 左右压杆操纵副翼 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 1 手操纵机构 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 侧杆 电传 飞行控制计算机 输入力信号 输出电信号 可以代替驾驶杆 或驾驶盘 2 脚操纵机构 平放式脚镫 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 脚镫只作平移而不转动 通过传动杆和摇臂等构件的传动而使方向舵偏转的 立放式脚镫 2 传动机构 系统 1 机械传动机构 将操纵机构的信号传送到舵面或助力器 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 机械传动缺点 存在摩擦 间隙和弹性变形等 导致无法实现精微操纵信号传递 机械操纵系统对飞机结构的变化非常敏感 体积大 结构复杂 重量大 软式传动系统 硬式传动系统 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 2 电传操纵系统 Fly By Wire 工作原理 驾驶员发出操纵指令 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 处理计算机按预定的控制规律生成舵面操纵信号 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 电传操纵系统优点 缺点 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 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 四余度电传操纵系统 3 舵面驱动装置 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 驾驶员体力足以克服舵面气动力从而实现对飞行的操纵 无助力操纵系统示意图 助力式主操纵系统 现代民用运输机多采用液压助力操纵 1 液压驱动装置 助力操纵系统类型 采用液压助力协助驾驶员克服舵面铰链力矩的操纵系统称为助力机械操纵系统 助力操纵系统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 从而操纵多舵面运动 包括 有回力助力机械操纵系统 无回力助力机械操纵系统 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传给驾驶杆 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 液压助力器 液压助力器是一种以液压作为工作能源的执行操纵指令的机械液压位置伺服功率放大装置 助力器输出的机械位移 与输入指令的机械位移量成正比 载荷感觉器 为了使飞行员操纵飞机时能从驾驶杆上感受到合适的力 在飞行操纵系统中装有载荷感觉器 2 电动驱动装置 现代飞机上有些也采用电动操纵 只是用电助力器代替液压助力器 但其控制方式由各种手柄改为各种电门 电动控制常用于各种辅助操纵系统 如水平安定面的配平操纵 水平安定面的配平操纵 三 人工飞行操纵系统 1 主操纵系统 1 副翼操纵系统 副翼操纵期间 一侧副翼向上运动 另一侧副翼向下运动 副翼感觉和定中机构副翼的配平副翼和扰流板的联动 副翼的操纵 滚转操纵 左压杆 左副翼上偏 右副翼下偏 产生左横滚力矩 飞机左滚转 右压杆 右副翼上偏 左副翼下偏 产生右横滚力矩 飞机右滚转 2 升降舵操纵系统 左右升降舵同时向上或者向下偏转 2 升降舵操纵系统 升降舵感觉和定中机构马赫配平 飞机以较高马赫数飞行时 出现气动力中心后移 造成机头自动下沉现象 升降舵的操纵 俯仰操纵 后拉杆 升降舵后缘上偏 产生上仰力矩 飞机抬头 前推杆 升降舵后缘下偏 产生下俯力矩 飞机低头 3 方向舵操纵系统 飞机的协调转弯 偏航阻尼 当操纵飞机转弯时 除了操纵方向舵外 还需靠副翼配合升降舵协调转弯 抑制 荷兰滚 方向舵配平 荷兰滚 运动这种飘摆运动的飞行轨迹呈S形 同时又左右偏航左右滚转 很像荷兰人滑冰的动作 故称荷兰滚 方向舵的操纵 偏航操纵 蹬左舵 方向舵左偏 产生左转力矩 飞机左转 蹬右舵 方向舵右偏 产生右转力矩 飞机右转 前缘缝翼前 后缘襟翼扰流板水平安定面调整片 2 辅助操纵系统 与主操纵系统的区别 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 但必须知道它的位置 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 1 前缘缝翼 2 襟翼操纵 对称地位于两边内侧机翼后缘的增升装置 襟翼 飞机襟翼操纵 不同步保护防止左 右两侧襟翼放出角度不对称过载保护用于保护襟翼结构 防止过大的气动载荷损伤襟翼 襟翼的保护 襟翼的位置指示 左指针 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 地面扰流板升起 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 升起扰流板可使飞机的升力减小 阻力增加 3 扰流板操纵 扰流板的收放 水平安定面配平系统 提供飞机纵向的俯仰配平 被操纵的是可调水平安定面偏转1度相当于升降舵偏转2 5 3 5度配平后升降舵回中立位 以减小阻力 提高操纵性 4 水平安定面配平 人工配平 配平手轮电动配平 水平安定面配平电门自动配平 自动驾驶配平 A320配平手轮 四 特情处置 通常飞行操纵系统故障 无论是卡阻还是受限 机组都会以较大的速度飞行 以增加对航空器的操控 所以 在开始进近前 管制员应建议通过耗油或放油减小全重以降低接地速度 飞行操纵系统故障中最常见的是襟翼卡阻 首先管制员应了解故障情况及机组的措施 备用放襟翼需要较长的时间 所以五边引导的要长 将着陆方向跑道长度 地面风情况通报给机组 应使用逆风着陆 因故障航空器进近速度较大 要增加与前机的间隔 考虑到该航空器可能冲出跑道 其后不要安排其他航空器进近 通知地面救援部门做好救援的各项准备工作 A320