電傳操縱系統(tǒng)課件

中國民航大學(xué)空管學(xué)院第五章飛行操縱系統(tǒng)中國民航大學(xué)第五章飛行操縱系統(tǒng)1一、飛機的操縱性

操縱性：飛機飛行操縱系統(tǒng)是飛機上用來傳遞操縱指令，驅(qū)動舵面運動的所有部件和裝置的總稱，用于飛機飛行姿態(tài)、速度、軌跡的控制。飛行員操縱飛機的副翼、升降舵、方向舵和其它可動舵面，從而實現(xiàn)飛機的縱向、方向、側(cè)向運動，并且無論在有人駕駛還是在自動駕駛的狀態(tài)下，均可使飛機保持或改變飛行姿態(tài)。1.操縱性一、飛機的操縱性操縱性：飛機飛行操縱系統(tǒng)22.機體坐標(biāo)軸橫滾---飛機繞縱軸的轉(zhuǎn)動俯仰---飛機繞橫軸的轉(zhuǎn)動偏航---飛機繞立軸的轉(zhuǎn)動2.機體坐標(biāo)軸橫滾---飛機繞縱軸的轉(zhuǎn)動3A320A32043.飛行操縱系統(tǒng)的分類（1）人工飛行操縱系統(tǒng)：其操縱信號由駕駛員發(fā)出。按照操縱指令的來源分為：（2）自動飛行控制系統(tǒng)：其操縱信號由系統(tǒng)本身發(fā)出。對飛機實施自動和半自動控制，協(xié)助駕駛員工作或自動控制飛機對擾動的響應(yīng)。包括：自動駕駛、飛行指引和自動油門3.飛行操縱系統(tǒng)的分類（1）人工飛行操縱系統(tǒng)：其操縱信號由駕5（1）機械式操縱系統(tǒng)如：B737、B747、B757、B767按照指令的執(zhí)行方式來分：（2）電傳操縱系統(tǒng)如：A320、A330、A340、A380、B777（1）主操縱系統(tǒng)：操縱升降舵、方向舵、副翼、三個主舵面，實現(xiàn)飛機的俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)操縱；（2）輔助操縱系統(tǒng)：操縱襟翼、副翼、擾流板、調(diào)整片等增升、增阻及水平安定面配平、方向舵配平等系統(tǒng)。按照功能來分：（1）機械式操縱系統(tǒng)按照指令的執(zhí)行方式來分：（2）電傳操縱系6二、機械式操縱系統(tǒng)1.簡單機械操縱系統(tǒng)（無助力機械操縱系統(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30余年，才出現(xiàn)助力操縱系統(tǒng)。簡單機械操縱系統(tǒng)現(xiàn)在仍廣泛應(yīng)用于低速飛機和一些運輸機上，由于舵面偏轉(zhuǎn)時氣動力較小，駕駛員體力足以克服舵面氣動力從而實現(xiàn)對飛行的操縱。二、機械式操縱系統(tǒng)1.簡單機械操縱系統(tǒng)（無助力機械操縱系統(tǒng)）7中央操縱機構(gòu)——由駕駛員直接操縱的部分手操縱機構(gòu)：駕駛桿/駕駛盤,控制副翼和升降舵腳操縱機構(gòu)：腳蹬，控制方向舵?zhèn)鲃訖C構(gòu)——將操縱指令傳到舵面軟式傳動機構(gòu):主要由鋼索、滑輪等構(gòu)件所組成；硬式傳動機構(gòu):主要由傳動桿、搖臂等構(gòu)件所組成；混合式傳動機構(gòu):由軟式、硬式傳動機構(gòu)混合組成。（1）主操縱系統(tǒng)由中央操縱機構(gòu)和傳動機構(gòu)兩大部分組成。用于實現(xiàn)飛機的俯仰、偏轉(zhuǎn)、滾轉(zhuǎn)等操作。中央操縱機構(gòu)——由駕駛員直接操縱的部分（1）主操縱系統(tǒng)由中8駕駛桿推拉駕駛桿操縱升降舵；左右壓桿操縱副翼。橫、縱向操縱具有獨立性，即操縱駕駛桿時升降舵和副翼，兩者不會互相干擾。駕駛桿推拉駕駛桿操縱升降舵；9駕駛盤式（1）前后壓駕駛盤操縱升降舵；（2）左右轉(zhuǎn)動駕駛盤可操縱副翼駕駛盤式（1）前后壓駕駛盤操縱升降舵；10腳操縱機構(gòu)有腳鐙平放式和腳鐙立放式兩種。平放式:蹬腳鐙時，腳鐙只作平移而不轉(zhuǎn)動。立放式:蹬腳鐙時，通過傳動桿和搖臂等構(gòu)件的傳動而使方向舵偏轉(zhuǎn)的。左右腳鐙的動作是協(xié)調(diào)的，即一個腳鐙向前時，另一個腳鐙向后。腳操縱機構(gòu)有腳鐙平放式和腳鐙立放式兩種。11軟式傳動系統(tǒng)硬式傳動系統(tǒng)軟式傳動系統(tǒng)硬式傳動系統(tǒng)12傳動機構(gòu)的比較優(yōu)點缺點軟式構(gòu)造簡單，尺寸較小，重量較輕;比較容易繞過機內(nèi)設(shè)備！剛度較小，彈性間隙；操縱靈敏度差；鋼索在滑輪處容易磨損！硬式剛度較大；鉸接點用滾珠軸承減小摩擦力，并消除間隙；具有較佳的操縱靈敏度！構(gòu)造復(fù)雜，重量加大；難于“繞”過機內(nèi)設(shè)備；易與發(fā)動機發(fā)生共振！混合兼有硬式和軟式的優(yōu)點和缺點！傳動機構(gòu)的比較優(yōu)點缺點構(gòu)造簡單，剛度較小，剛度較大；構(gòu)造復(fù)雜13A320A32014

飛機在空中的操縱是通過三個操縱面——升降舵、方向舵和副翼來進行的。轉(zhuǎn)動這三個操縱舵面，在氣流的作用下，就會對飛機產(chǎn)生操縱力矩，使其繞橫軸、立軸和縱軸轉(zhuǎn)動，從而改變飛機的飛行姿態(tài)，實現(xiàn)飛機的俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)。主舵面的操縱性飛機在空中的操縱是通過三個操縱面—15①飛機的縱向操縱（俯仰操縱）后拉桿，升降舵后緣上偏，產(chǎn)生上仰力矩，飛機抬頭。前推桿，升降舵后緣下偏，產(chǎn)生下俯力矩，飛機低頭。①飛機的縱向操縱（俯仰操縱）后拉桿，升降舵后緣上偏，產(chǎn)生上仰16

②飛機的方向操縱（偏航操縱）蹬左舵，方向舵左偏，產(chǎn)生左轉(zhuǎn)力矩，飛機左轉(zhuǎn)。蹬右舵，方向舵右偏，產(chǎn)生右轉(zhuǎn)力矩，飛機右轉(zhuǎn)。②飛機的方向操縱（偏航操縱）蹬左舵，方向17

飛機的側(cè)向操縱（滾轉(zhuǎn)操縱）左壓盤，左副翼上偏，右副翼下偏，產(chǎn)生左橫滾力矩，飛機左滾轉(zhuǎn)。右壓盤，右副翼上偏，左副翼下偏，產(chǎn)生右橫滾力矩，飛機右滾轉(zhuǎn)。飛機的側(cè)向操縱（滾轉(zhuǎn)操縱）左壓盤，左副翼18擾流板調(diào)整片前/后緣襟翼前緣縫翼水平安定面（2）輔助操縱系統(tǒng)與主操縱系統(tǒng)的區(qū)別：主操縱系統(tǒng)必須給駕駛員以桿力和位移的感覺；輔助操縱系統(tǒng)則沒有。主操縱系統(tǒng)在空氣動力的作用下可恢復(fù)到原來平衡位置；輔助操縱系統(tǒng)則不會。擾流板（2）輔助操縱系統(tǒng)與主操縱系統(tǒng)的區(qū)別：19①襟翼后退式三開縫襟翼后退式襟翼開裂式襟翼①襟翼后退式三開縫襟翼后退式襟翼開裂式襟翼20②前緣縫翼②前緣縫翼21升起擾流板可使飛機的升力減小，阻力增加。擾流板的功能是：（1）飛行擾流板可以輔助副翼橫滾操縱；（2）飛行擾流板對稱升起，可使飛機空中減速；（3）飛機落地后，飛行和地面擾流板同時升起，可以增大飛機阻力使飛機減速，提高剎車效能。

擾流板是鉸鏈在機翼上表面的一種可活動翼板。擾流板分為飛行擾流板和地面擾流板。③擾流板升起擾流板可使飛機的升力減小，阻力增加。擾流板是鉸鏈在機翼22擾流板的收放擾流板的收放23A320A32024電傳操縱系統(tǒng)課件25馬赫配平系統(tǒng)——提供高馬赫數(shù)飛行時的速度穩(wěn)定性。飛機以較高馬赫數(shù)飛行時，出現(xiàn)氣動力中心后移，造成機頭自動下沉現(xiàn)象。飛行控制計算機使用飛行數(shù)據(jù)計算機的馬赫數(shù)，計算出馬赫配平作動筒的位置。馬赫配平作動筒對調(diào)整駕駛桿中立位置的升降舵感覺和定中組件進行重新定位。④配平系統(tǒng)水平安定面配平系統(tǒng)——提供飛機縱向配平。方向舵配平系統(tǒng)——控制電門對調(diào)整方向舵中立位置的方向舵感覺和定中組件進行電動定位。方向舵腳蹬隨之相應(yīng)移動。方向舵配平指示器顯示方向舵配平位置。馬赫配平系統(tǒng)——提供高馬赫數(shù)飛行時的速度穩(wěn)定性。④配平系統(tǒng)水26方向舵配平水平安定面配平手輪方向舵配平水平安定面配平手輪272.有助力器的飛機操縱系統(tǒng)（1）有回力的助力操縱系統(tǒng)：通常是利用回力連桿把舵面?zhèn)鱽淼囊徊糠州d荷傳給駕駛桿。助力操縱系統(tǒng)是指從駕駛艙中央操縱機構(gòu)到舵面的機械聯(lián)動裝置中，利用助力器進行功率放大，從而操縱多舵面的人工飛行操縱系統(tǒng)。（2）無回力的助力操縱系統(tǒng)：液壓助力器的一端直接與通向舵面的傳動機構(gòu)相連，舵面?zhèn)鱽淼妮d荷全部由助力器承受。助力操縱系統(tǒng)的形式：2.有助力器的飛機操縱系統(tǒng)（1）有回力的助力操縱系統(tǒng)：通常28有回力的助力操縱系統(tǒng)有回力的助力操縱系統(tǒng)29無回力的助力操縱系統(tǒng)無回力的助力操縱系統(tǒng)30三、電傳操縱系統(tǒng)（FlyByWire）機械操縱系統(tǒng)缺點：存在摩擦、間隙和非線性因素導(dǎo)致無法實現(xiàn)精微操縱信號傳遞；機械操縱系統(tǒng)對飛機結(jié)構(gòu)的變化非常敏感；體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大！電傳操縱系統(tǒng)：單通道電傳系統(tǒng)可靠性較低：可接受的安全指標(biāo)：解決措施：余度技術(shù)三、電傳操縱系統(tǒng)（FlyByWire）機械操縱系統(tǒng)缺點：311.電傳操縱系統(tǒng)的組成電傳操縱系統(tǒng)主要由駕駛桿或側(cè)桿（含桿力傳感器）、前置放大器、傳感器、機載計算機和執(zhí)行機構(gòu)組成，如圖所示。1.電傳操縱系統(tǒng)的組成電傳操縱系統(tǒng)主要由駕駛桿或側(cè)桿（含桿322.工作原理2.工作原理33駕駛員發(fā)出操縱指令經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，并與來自飛機運動參數(shù)傳感器測得的信號一起，傳輸給計算機處理計算機按預(yù)定的控制規(guī)律生成舵面操縱信號控制操縱面作動器動作，舵面偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對飛機進行操縱。工作原理：電傳操縱系統(tǒng)的設(shè)計使得新型飛機比傳統(tǒng)的飛機成本低，飛行更安全，也更便于操縱。駕駛員發(fā)出操縱指令工作原理：電傳操縱系統(tǒng)的設(shè)計使得新型飛機343.電傳操縱系統(tǒng)優(yōu)點/缺點優(yōu)點：減輕了操縱系統(tǒng)的重量，減少體積節(jié)省設(shè)計和安裝時間消除了機械操縱系統(tǒng)中的摩擦、間隙、非線性因素以及飛機結(jié)構(gòu)變形的影響簡化了主操縱系統(tǒng)與自動駕駛儀的組合可采用小側(cè)桿操縱機構(gòu)飛機操穩(wěn)特性得到根本改善。缺點：單通道電傳操縱系統(tǒng)的可靠性不夠高電傳操縱系統(tǒng)的成本較高系統(tǒng)易受雷擊和電磁脈沖波干擾影響3.電傳操縱系統(tǒng)優(yōu)點/缺點優(yōu)點：35A320A32036A320A32037A320A32038A320A32039A320A32040四、飛行操縱警告系統(tǒng)失速警告系統(tǒng)

空速處于最小飛行速度且接近失速狀態(tài)時，失速警告系統(tǒng)操縱駕駛桿抖桿器，提示機組人員。失速自動恢復(fù)系統(tǒng)——推桿器起飛警告系統(tǒng)飛機起飛時，當(dāng)任一油門桿前推而某些飛行操縱組件不在正確位置，則起飛警告系統(tǒng)會給駕駛員提供音響警告信號。飛機飛行操縱警告系