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時間:2011-02-10 15:42來源:藍天飛行翻譯 作者:admin
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(%)為提高飛機機動性、放寬靜穩(wěn)定度要求、設(shè)計新型的高性能飛機提供了可能性。由于控制增穩(wěn)操縱系統(tǒng)具有上述主要優(yōu)點。所以,在高性能殲擊機上廣泛采用這種操縱系統(tǒng)。
正因為控制增穩(wěn)操縱系統(tǒng)中有機械通道,由此帶來一些不可克服的缺點。如機械通道中有許多相當(dāng)重的連桿、搖臂以及變臂機構(gòu)和其他聯(lián)動裝置,其重量約 "&&&’左右,這是相當(dāng)大的數(shù),且占據(jù)空間大。由于機械桿系存在非線性(間隙、摩擦)和彈性變形,這樣很難實現(xiàn)傳遞微小精確的操縱信號。如果再考慮到電氣通道中增益不是相當(dāng)大,控制增穩(wěn)系統(tǒng)的操縱權(quán)限不是全權(quán)限,故該系統(tǒng)對飛機穩(wěn)定性和操縱品質(zhì)的改善是有限的。這些缺點將嚴(yán)重地影響飛機性能的繼續(xù)提高,為此,人們在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上又發(fā)展了電傳操縱系統(tǒng)。
第六節(jié) (電傳操縱系統(tǒng)
控制增穩(wěn)操縱系統(tǒng)能兼顧飛機穩(wěn)定性和操縱性的要求,從而能較好地發(fā)揮正常型(靜穩(wěn)定的)飛機潛在的機動性。但因該系統(tǒng)的增益不是相當(dāng)大,電氣通道的操縱權(quán)限不是全權(quán)限,而且沒有可靠的安全措施,故對飛機穩(wěn)定性和操縱品質(zhì)的改善是有限的。再考慮到控制增穩(wěn)操縱系統(tǒng)(包括增穩(wěn)操縱系統(tǒng))是在不可逆助力機械操縱系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,這種系統(tǒng)的駕駛桿與助力器間存在一套相當(dāng)復(fù)雜的機械桿系,由此帶來一些不可逾越的缺點,如占據(jù)空間大等等。顯然,這些缺點會限制設(shè)計師根據(jù)飛行任務(wù)需要設(shè)計出最佳的氣動布局,以提高飛機的性能。為此,電傳操縱系統(tǒng)得到了發(fā)展。
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本節(jié)以一個典型的縱向模擬式電傳操縱系統(tǒng)作為例子,介紹電傳操縱系統(tǒng)的組成及其對飛機穩(wěn)定性和操縱品質(zhì)的作用。也簡單地介紹了電傳操縱系統(tǒng)中的安全可靠性與余度技術(shù)。最后敘述了電傳操縱系統(tǒng)的優(yōu)缺點。
一、電傳操縱系統(tǒng)的提出
控制增穩(wěn)操縱系統(tǒng)的主要優(yōu)點是能兼顧駕駛員對飛機穩(wěn)定性和操縱性的要求。解決了飛機在向高速、高空、高性能發(fā)展中穩(wěn)定性和操縱性間的矛盾,使飛機的性能有很大提高。但它仍然存在以下問題。
()控制增穩(wěn)操縱系統(tǒng)是在不可逆助力操縱系統(tǒng)基礎(chǔ)上,通過復(fù)合搖臂迭加電氣通道而組成的,在重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度上均比不可逆助力操縱系統(tǒng)高,這會對飛機設(shè)計造成很大困難,且也影響其性能提高。
(")控制增穩(wěn)系統(tǒng)對舵面的操縱權(quán)限是有限的。
()系統(tǒng)會產(chǎn)生力反傳。
()戰(zhàn)傷生存力低。
%&年代中期,計算機和微處理器小型化為解決上述問題創(chuàng)造了有利條件,與此同時現(xiàn)代控制理論和余度技術(shù)日趨成熟,使得去掉控制增穩(wěn)操縱系統(tǒng)中的機械桿系、增大增益、將操縱權(quán)限擴展為全權(quán)限,從而構(gòu)成電傳操縱系統(tǒng)成為可能。
二、電傳操縱系統(tǒng)中可靠性與余度技術(shù)
實現(xiàn)電傳操縱的關(guān)鍵在于安全可靠性,過去對安全可靠性沒有量的概念,只有在可靠性理論發(fā)展之后,才有定量的可能。那么現(xiàn)今所采用的不可逆助力操縱系統(tǒng)的安全可靠性指標(biāo)是多少呢?
顯然,可靠性指標(biāo)只能來自實踐。據(jù)美國空軍 年期間(’%(—’)(年)的外場安全數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析可知,作為 *,,"類飛機的代表 + ,飛機,由于操縱系統(tǒng)故障引起的飛機損失率為 &-.%架 / &&&&&次飛行,由于液壓系統(tǒng)故障引起的飛機損失率為 &-.架 / &&&&&次飛行,二者損失率為 &-(’架 / &&&&&次飛行。
0 ,.",1 , .和 1 , 等類飛機在十年間沒有因為操縱系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)的故障造成飛機的損失,但造成過事故,其事故率分別為 &-&..架 / &&&&&次飛行和 &-&&(架 / &&&&&次飛行。可以看出這類飛機的可靠性是比較高的,這是因為在這些飛機上空勤人員的救生措施與殲擊機相比較為薄弱,此外可能攜帶核武器,一旦飛機失事可能產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。所以,必須保證這類飛機有較高的可靠性。
此外,還對飛機未完成規(guī)定任務(wù)的概率進行了統(tǒng)計。對全機來說由于各組成部分的故障,使飛行任務(wù)失敗的概率為 &-& /每次飛行。其中由于操縱系統(tǒng)的重大故障,而中斷飛行任務(wù)的僅占十分之一。所以,因操縱系統(tǒng)故障而使飛機中斷任務(wù)的概
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率為 "  每次飛行。
通常,用飛機損失(即指操縱系統(tǒng)處于 %級工作狀態(tài))概率來表示飛行安全可靠性指標(biāo)。若以美國軍用規(guī)范 &’( )* )+,+-為例,由操縱系統(tǒng)故障引起的飛機最大損失概率 .應(yīng)為:
對類飛機 / .012 )3 每次飛行
對 ’,",類飛機 .02 )3 每次飛行
飛行安全可靠性指標(biāo)通常是以飛行小時為單位來計算的。美國空軍十年的統(tǒng)計資料表明, 類飛機每次飛行的時間約為 4" 35;類飛機( *),)每次飛行時間約為 " 45,由此可得
對類飛機 / .0"672 )3 飛行小時
對 ’,",類飛機 .047"12 )3 飛行小時
對電傳操縱系統(tǒng)安全可靠性提出的指標(biāo),一般在(" 2 )3 8" 2 )+)飛行小時范圍內(nèi)。
所以,目前世界各國均定 "2 )3 飛行小時作為電傳操縱系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。但單通道電傳操縱系統(tǒng)的故障率只有 "2 )9 飛行小時。為了保證電傳操縱系統(tǒng)的可靠性至少不低于機械操縱系統(tǒng)。所以,需要采用余度技術(shù),即引入多重系統(tǒng)。
據(jù)可靠性理論計算,系統(tǒng)的多余度數(shù)目, 7與最大損失率 .間的關(guān)系,如圖 7 )6 ) 4所示。

圖 7 )6 )4/多余度數(shù)目與最大損失率間關(guān)系圖由圖可知,若電傳操縱系統(tǒng)具有四余度,則故障率可滿足要求。正因為它的可靠性不低于不可逆助力操縱系統(tǒng),所以電傳操縱系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。
所謂采用余度技術(shù)就是引入多重(套)系統(tǒng)來執(zhí)行同一指令,完成同一項工作任務(wù)。多重系統(tǒng)也稱余度系統(tǒng)。圖文 7 )6 )4是四余系統(tǒng)簡圖。由圖可知,桿力傳感器、速率陀螺、加速度計和計算機均有四套,圖 7)6 )4多余度數(shù)目與最大損失率間關(guān)系圖此外,這種系統(tǒng)應(yīng)滿足如下三個條件:
()對組成系統(tǒng)的各個部分具有故障監(jiān)控、信號表決的能力。
(7)一旦系統(tǒng)或系統(tǒng)中某部分出現(xiàn)故障后,必須具有故障隔離的能力。
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()當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)一個或數(shù)個故障時,它具有重新組織余下的完好部分,使系統(tǒng)具有故障安全或雙故障安全的能力,即在性能指標(biāo)稍有降低的情況下,系統(tǒng)仍能繼續(xù)承擔(dān)任務(wù)。
 
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