第八章 現(xiàn)代飛行操縱系統(tǒng)設(shè)計與分析概論
第一節(jié) 概述
自飛機誕生以來,飛行操縱系統(tǒng)的發(fā)展大約經(jīng)歷了如下四個階段:簡單機械操縱
系統(tǒng)、不可逆助力操縱系統(tǒng)、增穩(wěn)和控制增穩(wěn)系統(tǒng)以及電傳操縱系統(tǒng)(")階段。
第一階段: %&世紀 ’&年代以前。由于當時飛機飛行速度不高,舵面氣動載荷不
大,操縱系統(tǒng)只是由簡單的一桿三舵和機械傳動桿系構(gòu)成。
第二階段: ’&年代初期至中期。隨著飛機性能的提高,速度增加,作用在舵面上
的氣動載荷急劇增加,單憑駕駛員體力難以操縱飛機,不可逆助力操縱系統(tǒng)孕育而
生。不可逆助力操縱系統(tǒng)一般由簡單機械操縱系統(tǒng)、無回力液壓助力器、載荷感覺
器、力臂調(diào)節(jié)器、調(diào)效機構(gòu)等組成。
第三階段: ’&年代中期到 (&年代。隨著飛機向高空高速方向發(fā)展,殲擊機外形
具有大后掠角、薄翼、機身細長等特點,為了解決此時飛機自身穩(wěn)定性不足的缺點,在
不可逆助力操縱系統(tǒng)中,引入了特征飛行參數(shù)反饋,構(gòu)成增穩(wěn)操縱系統(tǒng)。然而增穩(wěn)操
縱系統(tǒng)雖然增加了飛機穩(wěn)定性,但同時降低了飛機的操縱性,為有效解決穩(wěn)定性與操
縱性的矛盾,在增穩(wěn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,發(fā)展成了控制增穩(wěn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在增穩(wěn)系統(tǒng)基礎(chǔ)
上增加一個桿力傳感器和一個指令模型構(gòu)成的,系統(tǒng)由機械通道、電氣通道和增穩(wěn)回
路組成。
第四階段: (&年代至今。雖然控制增穩(wěn)系統(tǒng)能兼顧飛機穩(wěn)定性和操縱性的要求,
但是電氣通道的操縱權(quán)限不是全權(quán)限的,也沒有可靠的安全措施;另一方面,這種系
統(tǒng)是在不可逆助力機械操縱系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,本質(zhì)上仍屬機械式操縱,其中駕
駛桿到助力器間的復雜機械桿系存在很多弱點,如占空間大、重量重、戰(zhàn)傷生存能力
低等。隨著飛行控制技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,模擬式和數(shù)字式電傳飛行控制系
統(tǒng)(")誕生了,由于在系統(tǒng)中取消了龐大的機械桿系操縱系統(tǒng),大大提高了系統(tǒng)的
操縱精度,另外系統(tǒng)采用了余度技術(shù),使得其具有更高的安全可靠性和較低的故障率(四余度 "故障概率可達 )& *+次 ,飛行小時)。 -&年代以來,主動控制技術(shù)在飛機設(shè)計中逐步得到應(yīng)用,飛機設(shè)計概念也發(fā)生了
•.&+•
質(zhì)的變化,在飛機設(shè)計過程中,飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計已由過去的被動過程轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃舆^程,新設(shè)計概念下的飛行器稱為隨控布局飛行器( "%"&"’()*%+,-+./&+,簡稱 -)。-為了完成非常規(guī)機動,通常需要進行多操縱面的協(xié)調(diào)控制,這種復雜控制只能由電傳操縱系統(tǒng)來完成。
本章主要按照飛行操縱系統(tǒng)的以上發(fā)展演變過程,概要地介紹各類操縱系統(tǒng)的組成與工作原理。
第二節(jié) 0簡單機械操縱系統(tǒng)
簡單機械操縱系統(tǒng)是一種人力操縱系統(tǒng)。由于其構(gòu)造簡單,工作可靠,使用了 12余年,才出現(xiàn)助力操縱系統(tǒng),F(xiàn)仍廣泛地用于低速飛機和一些運輸機上。其中央操縱機構(gòu)和部分傳動機構(gòu)則仍被現(xiàn)代殲擊機采用,機械傳動系統(tǒng)則普遍用于輔助操縱系統(tǒng)。
一、對飛機主操縱系統(tǒng)的要求
飛機主操縱系統(tǒng)除了應(yīng)具有足夠的強度和剛度、重量輕、制造簡單、維修方便、生存性好等一股要求之外,還應(yīng)滿足一些特殊的要求,其中主要有:
(3)保證駕駛員手、腳的操縱動作與人類運動本能反應(yīng)相一致。這樣就可避免發(fā)生錯誤的操縱動作和分散駕駛員的注意力,并且可以縮短訓練駕駛員的時間。正確的操縱動作應(yīng)當是:
駕駛桿(或駕駛盤)前推,機頭應(yīng)下俯,飛機下降;駕駛桿后拉,機頭應(yīng)上仰,飛機上升。
向左壓桿,飛機應(yīng)向左傾斜;向右壓桿,飛機應(yīng)向右傾斜。
蹬右腳,機頭應(yīng)向右偏轉(zhuǎn),蹬左腳,機頭應(yīng)向左偏轉(zhuǎn)。腳操縱動作與人的本能反
應(yīng)稍有不同,但經(jīng)過一股時間的訓練,也就能適應(yīng),沒有發(fā)生過錯誤操縱,因而延襲到現(xiàn)今。
(4)由于駕駛桿既可操縱升降舵,又可操縱副翼,也可同時操縱兩者,為了簡化操
縱技術(shù),要求在縱向操縱或橫向操縱時互不干擾。在駕駛艙里的腳操縱機械應(yīng)該能夠按駕駛員的身材來調(diào)節(jié)。
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