第八章 現代飛行操縱系統設計與分析概論
第一節 概述
自飛機誕生以來,飛行操縱系統的發展大約經歷了如下四個階段:簡單機械操縱
系統、不可逆助力操縱系統、增穩和控制增穩系統以及電傳操縱系統(")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,操縱系統只是由簡單的一桿三舵和機械傳動桿系構成。
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孕育而
生。不可逆助力操縱系統一般由簡單機械操縱系統、無回力液壓助力器、載荷感覺
器、力臂調節器、調效機構等組成。
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定性不足的缺點,在
不可逆助力操縱系統中,引入了特征飛行參數反饋,構成增穩操縱系統。然而增穩操
縱系統雖然增加了飛機穩定性,但同時降低了飛機的操縱性,為有效解決穩定性與操
縱性的矛盾,在增穩系統基礎上,發展成了控制增穩系統。該系統是在增穩系統基礎
上增加一個桿力傳感器和一個指令模型構成的,系統由機械通道、電氣通道和增穩回
路組成。
第四階段: (&年代至今。雖然控制增穩系統能兼顧飛機穩定性和操縱性的要求,
但是電氣通道的操縱權限不是全權限的,也沒有可靠的安全措施;另一方面,這種系
統是在不可逆助力機械操縱系統基礎上發展起來的,本質上仍屬機械式操縱,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、戰傷生存能力
低等。隨著飛行控制技術、計算機技術的迅速發展,模擬式和數字式電傳飛行控制系
統(")誕生了,由于在系統中取消了龐大的機械桿系操縱系統,大大提高了系統的
操縱精度,另外系統采用了余度技術,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,主動控制技術在飛機設計中逐步得到應用,飛機設計概念也發生了
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質的變化,在飛機設計過程中,飛行控制系統的設計已由過去的被動過程轉變為主動過程,新設計概念下的飛行器稱為隨控布局飛行器( "%"&"’()*%+,-+./&+,簡稱 -)。-為了完成非常規機動,通常需要進行多操縱面的協調控制,這種復雜控制只能由電傳操縱系統來完成。
本章主要按照飛行操縱系統的以上發展演變過程,概要地介紹各類操縱系統的組成與工作原理。
第二節 0簡單機械操縱系統
簡單機械操縱系統是一種人力操縱系統。由于其構造簡單,工作可靠,使用了 12余年,才出現助力操縱系統。現仍廣泛地用于低速飛機和一些運輸機上。其中央操縱機構和部分傳動機構則仍被現代殲擊機采用,機械傳動系統則普遍用于輔助操縱系統。
一、對飛機主操縱系統的要求
飛機主操縱系統除了應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相一致。這樣就可避免發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。正確的操縱動作應當是:
駕駛桿(或駕駛盤)前推,機頭應下俯,飛機下降;駕駛桿后拉,機頭應上仰,飛機上升。
向左壓桿,飛機應向左傾斜;向右壓桿,飛機應向右傾斜。
蹬右腳,機頭應向右偏轉,蹬左腳,機頭應向左偏轉。腳操縱動作與人的本能反
應稍有不同,但經過一股時間的訓練,也就能適應,沒有發生過錯誤操縱,因而延襲到現今。
(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,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該能夠按駕駛員的身材來調節。
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