飞机简介-控制系统元件

2020/6/7,2,课程内容安排：,第三部分：舵机（液动）；电机（电动）。,第二部分：空气动力学测量；惯性量测量；方位角测量；定位测量；导航系统；其他辅助量测量。,飞行器,2020/6/7,3,本次课程安排：控制系统概述；飞行控制系统；现代飞行控制系统；（飞行）控制系统元件简要介绍。,2020/6/7,4,1.控制系统概述：几个概念：何为控制系统的“系统”？所谓的系统，是指从事控制系统研究的工程技术人员所感兴趣的，希望理解和控制的，对社会具有实用性的环境事物或对象。,2020/6/7,5,1.控制系统概述：几个概念：开环与闭环：,开环控制系统在没有反馈的情况下，利用执行机构直接控制受控对象。,闭环系统则对输出进行测量并将其反馈，与预期进行比较。,2020/6/7,6,1.控制系统概述：几个概念：反馈：又称回馈，是控制论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。前者使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。如何获得反馈？需要依靠传感器对感兴趣的物理量进行测量，并将其转换为可被控制系统接受的信号。,2020/6/7,7,1.控制系统概述：控制系统发展：,飞球调节器和浮球调节器,2020/6/7,8,1.控制系统概述：控制系统发展：,2020/6/7,9,1.控制系统概述：控制系统发展：,2020/6/7,10,1.控制系统概述：控制系统分类：A.开环控制系统/闭环控制系统；B.位置伺服控制系统/力伺服控制系统/速度伺服控制系统；C.液压控制系统/电动控制系统/气动控制系统；等等。,2020/6/7,11,2.飞行控制系统：飞行器概述：航空与航天：航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动；航天是指载人或不载人的飞行器在地球大气层之外的航行活动。,2020/6/7,12,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器分类：航空器：依靠空气的静浮力（气球）或依靠与空气的相对运动而产生的空气动力升空飞行；航天器：在大气层外空间进行轨道运动；火箭与导弹：从动力装置与飞行范围来看，它们更接近与航天器，但导弹中巡航导弹除外。,2020/6/7,13,2.飞行控制系统：飞行器概述：航空器分类：气球和飞艇：轻于空气，其中飞艇具备动力装置；固定翼飞机：飞机和滑翔机；旋翼飞机：直升机；扑翼机：模仿鸟或昆从的飞行方式。,2020/6/7,14,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行环境：,2020/6/7,15,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行基本原理：相对运动原理；流体的连续性原理和伯努利定律：,2020/6/7,16,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行基本原理：升力的产生：,2020/6/7,17,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行基本原理：飞行器运动过程所受的力：,2020/6/7,18,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行基本原理：飞行器的轴向运动：,2020/6/7,19,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行基本原理：飞行器的稳定性：,2020/6/7,20,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行基本原理：飞行器的操纵（姿态的改变）：,2020/6/7,21,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行器飞行基本原理：飞行器操纵系统的演变：,2020/6/7,22,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行控制系统组成：总体结构：,2020/6/7,23,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行控制系统组成：终端（舵面）：,2020/6/7,24,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行控制系统组成：伺服作动分系统：,2020/6/7,25,2.飞行控制系统：飞行器概述：飞行控制系统组成：传感器与显示分系统：,2020/6/7,26,3.现代飞行控制系统：电传飞行操纵系统：四大关键技术：系统的可靠性；系统飞行品质和控制律设计；系统的故障检测和监控能力；四防设计。,2020/6/7,27,3.现代飞行控制系统：主动控制技术（ActiveControlTechnology）：基本思想：传统的飞机设计方法中，飞行控制系统充其量只能提供给飞机必要的操纵控制，或者在操纵性能上得到一定改善。但是最终来说，飞机性能的提高还需从飞机构型方面入手，即在气动力、结构以及发动机方面入手，但可想象，如果飞机上述因素得到有效改进了，但飞机不稳定了，飞机需要实现所设计的最大性能了，该怎么办？传统飞行控制系统还行不行？答案是显而易见的！这时，随控布局设计思想以及主动控制技术应运而生。,2020/6/7,28,3.现代飞行控制系统：主动控制技术：主要功能：放宽静态稳定性RSS（RelaxedStaticStability）；边界控制BC（BoundaryControl）；直接力控制DFC（DirectForceControl）；阵风载荷减缓GLA（GustLoadAlleviation）；机动载荷控制MLC（ManeuveringLoadControl）；颤振模态控制FMC（FlutterModeControl）。,减小阻力；减轻重量；增加升力。,姿态限制；应力限制；过载限制。,改进舵面：如鸭翼；发动机矢量控制。最终目的是淡化气动力矩改变姿态的方式。,减小阵风干扰所引起的过载，提高飞机寿命和可靠性和乘坐舒适度。,2020/6/7,29,4.飞机（飞行控制系统）主要元件简介：动力系统；机载设备。,2020/6/7,30,4.飞机主要分系统简介：机载设备：传感器、飞行仪表与显示系统；飞行器导航系统；飞行控制系统；雷达系统；近地告警系统；防撞系统；,无线电导航系统；惯性导航系统；卫星导航系统；图像匹配导航系统；天文导航系统。,飞行操纵系统；自动驾驶仪系统；着陆控制系统。,2020/6/7,31,4.飞机主要分系统简介：传感器、飞行仪表与显示系统：飞机飞行所需测量的状态参数主要包括：飞行参数：高度、速度、加速度、姿态角和姿态加速度；动力系统参数：发动机转速、温度、燃油量、进气压力、燃油压力等；导航系统：位置、航向、高度、速度、距离等；生命保障系统：舱内温度、湿度、气压、氧气量和储备量等；其他。,2020/6/7,32,4.飞机主要分系统简介：传感器、飞行仪表与显示系统：飞行参数：高度、速度、加速度、姿态角和姿态加速度：皮托静压飞行仪表：皮托静压系统有两个主要的部分：冲压腔和管子，以及静压腔和管子。它们为高度表，垂直速度表和空速表提供运行所需的环境空气压力源。,2020/6/7,33,4.飞机主要分系统简介：传感器、飞行仪表与显示系统：飞行参数：高度、速度、加速度、姿态角和姿态加速度：高度计：高度计测量飞机高于一个给定压力平面上的高度。因为它是唯一显示高度信息的仪表，所以高度计是飞机上最重要的仪表之一。为有效的使用高度计，必须透彻的理解它的运作以及大气压力和温度是如何影响它的。一个堆叠式密封无液气压计圆盘组成了高度计的主要部分。这些圆盘随着静压源中的大气压力变化而伸长或者收缩。,2020/6/7,34,4.飞机主要分系统简介：传感器、飞行仪表与显示系统：飞行参数：高度、速度、加速度、姿态角和姿态加速度：垂直速度指示计：垂直速度指示器(VSI)有时也称为垂直速率指示器(VVI)，它显示飞机是否爬升，下降或者水平飞行。尽管垂直速度指示器单独的以静压工作，它是个不一样的压力仪表。它包含一个通过连杆和齿轮连接到密封盒子里指示器指针的隔膜。隔膜的内部直接连接到皮托静压系统的静压管。在仪表盒子里面的隔膜外部区域也连接到静压管，但是是通过一个受限制的孔(校正的漏气口)。隔膜和盒子都从静压管以现